مردم مدت هاست که یاد گرفته اند از راه دور ارتباط برقرار کنند. در زمان های قدیم، یک پیام رسان با اخبار ارسال می شد، بعدها نامه هایی نوشته می شد. حالا، برای گفتن چند کلمه به یک دوست دور، فقط می توانید با او تماس بگیرید. نکته اصلی این است که یک تلفن همراه همراه خود داشته باشید. اما اگر حتی سیم هم نداشته باشند چگونه به یکدیگر متصل می شوند؟ در این داستان به شما می گویم که این گوشی چگونه کار می کند.

آن چیست؟

تلفن همراه بیشتر شبیه یک دستگاه واکی تاکی است تا یک تلفن سیمی معمولی. از امواج رادیویی برای انتقال سیگنال استفاده می شود.

تفاوت این است که واکی تاکی ها به یک آنتن متصل هستند و فقط با گرفتن سیگنال از آن می توان به آن متصل شد. تلفن های همراه به ایستگاه خاصی متصل نیستند. در حین حرکت به آنتنی که قوی ترین سیگنال از آن دریافت می شود وصل می شوند، بنابراین می توانیم بدون تغییر سیم کارت تقریباً در سراسر جهان از ارتباط استفاده کنیم. آنتن ها یا ایستگاه های پایه در سرتاسر جهان ساخته شده اند که در بیلبوردها، ساعت ها، میله ها و حتی درختان پنهان می شوند. هر یک از آنها مسئول منطقه خاص خود است که شکل یک شش ضلعی دارد. در نمودارها، این مناطق هم مرز با یکدیگر شبیه لانه زنبوری هستند. از این رو نام - ارتباطات سلولی.

اول کی بود؟

به نظر شما چه کسی اولین کسی بود که با تلفن همراه صحبت کرد؟ البته یکی از کارمندان موتورولا بود که آنها را آزاد کرد. در سال 1973، زمانی که در خیابان های نیویورک بود، تماس گرفت و از تماس تلفنی غیرمعمول در آن زمان با رقیب اصلی خود به خود می بالید. این گوشی به نمونه اولیه اولین تلفن همراهی تبدیل شد که 10 سال بعد وارد فروشگاه ها شد.

برای اینکه گوشی کار کند، باید یک سیم کارت در آن قرار دهید. این شامل اطلاعاتی در مورد مشترک است، یعنی در مورد شخصی که از آن استفاده می کند. تلفن همراه شروع به بررسی تمام فرکانس های موجود می کند، حدود 160 عدد وجود دارد، شش سیگنال برتر روی سیم کارت ضبط می شود، این سیگنال های شبکه شما هستند.

بعد از اینکه شماره دوست خود را گرفتید، تلفن شما اطلاعات شما را با قوی ترین سیگنال به آنتن ارسال می کند. اپراتور شما (به عنوان مثال، MTS یا Beeline) شما را می شناسد، یک کانال رایگان پیدا می کند که در آن مکالمه شما می تواند انجام شود، و شما را متصل می کند. همه اینها فقط چند ثانیه طول می کشد.

مکالمه خود یک فرآیند فنی نسبتاً پیچیده است. صدای ما به بخش هایی به مدت 20 میلی ثانیه تقسیم می شود و به فرمت دیجیتال تبدیل می شود و سپس توسط یک سیستم ویژه کدگذاری می شود. سیگنال های رمزگذاری شده دوباره پردازش می شوند تا نویزهای اضافی حذف شود.

اکنون تلفن همراهنه تنها برای مکالمات مفید است. یک دستگاه کوچک با مکانیسم‌های ساده‌ای مانند ساعت ساده، ساعت زنگ دار، ماشین‌حساب، تقویم، چراغ قوه، و همچنین دوربین‌های پیچیده، دسترسی به اینترنت، پخش‌کننده و موارد دیگر سازگار است.

آیا می دانید پس از گرفتن شماره یک دوست در تلفن همراه خود چه اتفاقی می افتد؟ چگونه شبکه سلولی آن را در کوه های اندلس یا در ساحل جزیره دوردست ایستر پیدا می کند؟ چرا مکالمه گاهی ناگهان متوقف می شود؟ هفته گذشته از Beeline بازدید کردم و سعی کردم بفهمم که ارتباطات سلولی چگونه کار می کند ...

منطقه وسیعی از قسمت پرجمعیت کشور ما را ایستگاه های پایه (BS) پوشانده است. در مزرعه مانند برج های قرمز و سفید به نظر می رسند و در شهر بر پشت بام ساختمان های غیر مسکونی پنهان شده اند. هر ایستگاه سیگنالی را از تلفن های همراه در فاصله 35 کیلومتری دریافت می کند و از طریق سرویس یا کانال های صوتی با تلفن همراه ارتباط برقرار می کند.

بعد از اینکه شماره یکی از دوستانتان را گرفتید، تلفن شما از طریق یک کانال خدماتی با نزدیکترین ایستگاه پایه (BS) به شما تماس می گیرد و از شما می خواهد که یک کانال صوتی اختصاص دهید. ایستگاه پایه درخواست را به کنترل کننده (BSC) ارسال می کند، که آن را به سوییچ (MSC) ارسال می کند. اگر دوست شما در همان شبکه تلفن همراه باشد، سوئیچ ثبت موقعیت مکانی خانه (HLR) را بررسی می کند، متوجه می شود که طرف تماس در حال حاضر در کجا واقع شده است (در خانه، ترکیه یا آلاسکا) و تماس را به سوئیچ مربوطه منتقل می کند. او را به سمت کنترلر و سپس به ایستگاه پایه هدایت می کند. ایستگاه پایه با تلفن همراه تماس می گیرد و شما را با یک دوست مرتبط می کند. اگر دوست شما مشترک شبکه دیگری باشد یا با تلفن ثابت تماس بگیرید، سوئیچ شما با سوئیچ مربوطه شبکه دیگری تماس خواهد گرفت.

دشوار؟ بیایید نگاه دقیق تری بیندازیم.

ایستگاه پایه یک جفت کابینت آهنی است که در اتاقی با تهویه مطبوع قفل شده است. با توجه به اینکه در مسکو +40 در خیابان بود، می خواستم مدتی در این اتاق زندگی کنم. معمولاً ایستگاه پایه یا در اتاق زیر شیروانی ساختمان یا در یک کانتینر روی پشت بام قرار دارد:

2.

آنتن ایستگاه پایه به چندین بخش تقسیم می شود که هر کدام در جهت خاص خود "درخشش" دارند. آنتن عمودی با تلفن ها ارتباط برقرار می کند، آنتن گرد ایستگاه پایه را با کنترلر متصل می کند:

3.

بسته به تنظیمات و پیکربندی، هر بخش می‌تواند تا ۷۲ تماس را همزمان انجام دهد. یک ایستگاه پایه می تواند از 6 بخش تشکیل شده باشد، بنابراین یک ایستگاه پایه می تواند تا 432 تماس را ارائه دهد، با این حال، معمولا فرستنده ها و بخش های کمتری در ایستگاه نصب شده است. اپراتورهای تلفن همراه ترجیح می دهند BS بیشتری را برای بهبود کیفیت ارتباطات نصب کنند.

ایستگاه پایه می تواند در سه باند کار کند:

900 مگاهرتز - سیگنال در این فرکانس بیشتر پخش می شود و بهتر به داخل ساختمان ها نفوذ می کند
1800 مگاهرتز - سیگنال در فواصل کوتاهتر گسترش می یابد، اما به شما امکان می دهد فرستنده های بیشتری را در 1 بخش نصب کنید.
2100 مگاهرتز - شبکه 3G

کابینت با تجهیزات 3G به این صورت است:

4.

فرستنده های 900 مگاهرتز در ایستگاه های پایه در مزارع و روستاها نصب می شوند و در شهر که ایستگاه های پایه مانند سوزن در جوجه تیغی گیر کرده اند، ارتباطات عمدتاً در فرکانس 1800 مگاهرتز انجام می شود، اگرچه فرستنده های هر سه باند می توانند وجود داشته باشند. در هر ایستگاه پایه به طور همزمان.

5.

6.

سیگنال 900 مگاهرتز می تواند تا 35 کیلومتر برسد، اگرچه "برد" برخی از ایستگاه های پایه در طول مسیرها می تواند تا 70 کیلومتر برسد، با کاهش تعداد مشترکین سرویس دهی همزمان در ایستگاه به نصف. بر این اساس، گوشی ما با آنتن کوچک داخلی خود می تواند سیگنالی را تا 70 کیلومتر نیز ارسال کند.

تمام ایستگاه های پایه برای ارائه پوشش رادیویی سطح زمین بهینه طراحی شده اند. بنابراین، با وجود برد 35 کیلومتر، سیگنال رادیویی به سادگی به ارتفاع هواپیما ارسال نمی شود. با این حال، برخی از خطوط هوایی قبلاً نصب ایستگاه های پایه کم مصرف را در هواپیماهای خود آغاز کرده اند که پوشش داخل هواپیما را فراهم می کند. چنین BS با استفاده از یک کانال ماهواره ای به شبکه سلولی زمینی متصل می شود. این سیستم با یک پنل کنترل تکمیل می شود که به خدمه اجازه می دهد تا سیستم را روشن و خاموش کنند، همچنین انواع خاصی از خدمات، مانند خاموش کردن صدا در پروازهای شبانه.

این تلفن می تواند قدرت سیگنال 32 ایستگاه پایه را به طور همزمان اندازه گیری کند. اطلاعات مربوط به 6 بهترین (بر اساس سطح سیگنال) را از طریق کانال سرویس ارسال می کند و کنترل کننده (BSC) تصمیم می گیرد که اگر در حال حرکت هستید، تماس فعلی (تحویل) را به کدام BS ارسال کند. گاهی ممکن است تلفن اشتباه کند و شما را با سیگنال بدتری به BS منتقل کند که در این صورت ممکن است مکالمه قطع شود. همچنین ممکن است معلوم شود که در ایستگاه پایه ای که تلفن شما انتخاب کرده است، تمام خطوط صوتی مشغول هستند. در این صورت مکالمه نیز قطع خواهد شد.

در مورد به اصطلاح "مشکل طبقه بالا" هم به من گفتند. اگر در یک پنت هاوس زندگی می کنید، گاهی اوقات، هنگام نقل مکان از یک اتاق به اتاق دیگر، ممکن است مکالمه قطع شود. این به این دلیل است که در یک اتاق، تلفن می تواند یک BS را ببیند، و در اتاق دوم، اگر به طرف دیگر خانه برود - در اتاق دیگر، و در همان زمان، این 2 ایستگاه پایه در فاصله زیادی از یکدیگر و به عنوان "همسایه" از یک اپراتور تلفن همراه ثبت نشده اند. در این حالت، انتقال تماس از یک BS به دیگری انجام نمی شود:

ارتباط در مترو به همان صورت در خیابان انجام می شود: ایستگاه پایه - کنترلر - سوئیچ، تنها با این تفاوت که از ایستگاه های پایه کوچک در آنجا استفاده می شود و در تونل پوشش نه توسط یک آنتن معمولی، بلکه توسط یک کابل تابشی خاص

همانطور که در بالا نوشتم، یک BS می تواند تا 432 تماس را همزمان برقرار کند. معمولاً این قدرت برای چشم کافی است، اما مثلاً در برخی از تعطیلات ممکن است BS نتواند با تعداد افرادی که می خواهند تماس بگیرند کنار بیاید. این معمولا در شب سال نو اتفاق می افتد، زمانی که همه شروع به تبریک به یکدیگر می کنند.

پیامک ها از طریق کانال های خدماتی ارسال می شوند. در 8 مارس و 23 فوریه، مردم ترجیح می دهند از طریق پیامک به یکدیگر تبریک بگویند، قافیه های خنده دار ارسال می کنند و تلفن ها اغلب نمی توانند با BS در مورد تخصیص کانال صوتی موافقت کنند.

داستان جالبی برایم تعریف شد. از یکی از مناطق مسکو، شکایاتی از سوی مشترکین شروع شد که نمی توانستند از جایی عبور کنند. تکنسین ها شروع به درک کردند. بیشتر کانال‌های صوتی رایگان بودند و همه کانال‌های سرویس مشغول بودند. معلوم شد در کنار این لیسانس مؤسسه ای وجود دارد که در آن امتحانات برگزار می شود و دانش آموزان دائماً در حال تبادل پیامک هستند.

تلفن پیامک های طولانی را به چند پیام کوتاه تقسیم می کند و هر کدام را جداگانه ارسال می کند. به کارمندان خدمات فنی توصیه می شود که چنین تبریک هایی را با استفاده از MMS ارسال کنند. سریعتر و ارزان تر خواهد بود.

از ایستگاه پایه، تماس به کنترلر می رود. مثل خود BS خسته کننده به نظر می رسد - فقط مجموعه ای از کابینت هاست:

7.

بسته به تجهیزات، کنترلر می تواند تا 60 ایستگاه پایه را سرویس دهد. ارتباط بین BS و کنترلر (BSC) می تواند از طریق یک کانال رله رادیویی یا از طریق اپتیک انجام شود. کنترل کننده عملکرد کانال های رادیویی را کنترل می کند. حرکت مشترک، انتقال سیگنال از یک BS به دیگری را کنترل می کند.

سوئیچ بسیار جالب تر به نظر می رسد:

8.

9.

هر سوئیچ از 2 تا 30 کنترلر خدمت می کند. در حال حاضر یک سالن بزرگ پر از کابینت های مختلف با تجهیزات را اشغال می کند:

10.

11.

12.

سوئیچ کنترل ترافیک را انجام می دهد. فیلم‌های قدیمی را به خاطر دارید که مردم ابتدا «دختر» را صدا می‌کردند، و سپس او آنها را با مشترک دیگری وصل کرد و سیم‌ها را دوباره سیم‌کشی کرد؟ سوئیچ های مدرن همین کار را می کنند:

13.

Beeline برای کنترل شبکه چندین ماشین دارد که آنها را با محبت "جوجه تیغی" می نامند. آنها در شهر حرکت می کنند و سطح سیگنال شبکه خود و همچنین سطح شبکه همکاران از "سه نفر بزرگ" را اندازه گیری می کنند:

14.

کل سقف چنین ماشینی با آنتن میخکوب شده است:

15.

در داخل تجهیزاتی وجود دارد که صدها تماس برقرار می کند و اطلاعات را ضبط می کند:

16.

کنترل شبانه روزی روی سوئیچ ها و کنترلرها از مرکز کنترل ماموریت مرکز کنترل شبکه (NCC) انجام می شود:

17.

3 حوزه اصلی برای نظارت بر شبکه تلفن همراه وجود دارد: میزان تصادف، آمار و بازخورد از مشترکان.

درست مانند هواپیماها، تمام تجهیزات شبکه سلولی دارای حسگرهایی هستند که سیگنالی را به MCC می فرستند و اطلاعات خروجی را به کامپیوترهای توزیع کننده ارسال می کنند. اگر تجهیزاتی از کار افتاده باشد، چراغ روی مانیتور شروع به "چک زدن" می کند.

MSC همچنین آمار تمام سوئیچ ها و کنترلرها را پیگیری می کند. او با مقایسه آن با دوره های قبلی (ساعت، روز، هفته و...) آن را تحلیل می کند. اگر آمار برخی از گره ها به شدت با نشانگرهای قبلی متفاوت بود، چراغ روی مانیتور دوباره شروع به "چشمک زدن" می کند.

بازخورد توسط اپراتورهای خدمات مشترک دریافت می شود. اگر نتوانند مشکل را حل کنند، تماس به متخصص فنی منتقل می شود. اگر او نیز ناتوان بود، یک "حادثه" در شرکت ایجاد می شود که توسط مهندسان درگیر در عملیات تجهیزات مربوطه حل می شود.

سوئیچ ها به صورت شبانه روزی توسط 2 مهندس نظارت می شوند:

18.

نمودار فعالیت سوئیچ های مسکو را نشان می دهد. به وضوح دیده می شود که تقریباً هیچ کس در شب زنگ نمی زند:

19.

کنترل بر روی کنترلرها (با عرض پوزش برای توتولوژی) از طبقه دوم مرکز کنترل شبکه انجام می شود:

22.

21.

می دانم که هنوز سوالات زیادی در مورد نحوه عملکرد شبکه تلفن همراه دارید. موضوع پیچیده است و من از متخصص Beeline خواستم که به من کمک کند تا به نظرات شما پاسخ دهم. تنها درخواست این است که در موضوع باقی بمانید. و سوالاتی مانند "تربچه Beeline. آنها 3 روبل از حساب من دزدیدند" - آدرس سرویس مشترک 0611.

فردا پستی در مورد اینکه چطور یک نهنگ از جلوی من پرید و من وقت نکردم از آن عکس بگیرم ارسال می شود. گوش به زنگ باشید!

ارتباط تلفنی انتقال اطلاعات گفتاری در فواصل طولانی است. تلفن به مردم اجازه می دهد که در زمان واقعی با هم ارتباط برقرار کنند.

اگر در زمان ظهور فناوری تنها یک روش انتقال داده وجود داشت - آنالوگ، در حال حاضر انواع سیستم های ارتباطی با موفقیت استفاده می شود. ارتباطات تلفنی، ماهواره ای و سیار و همچنین IP-telephony ارتباط قابل اعتمادی را بین مشترکین، حتی اگر در نقاط مختلف جهان باشند، فراهم می کند. ارتباط تلفنی هنگام استفاده از هر روش چگونه کار می کند؟

تلفن سیمی (آنالوگ) خوب قدیمی

اصطلاح ارتباط تلفنی اغلب به عنوان ارتباط آنالوگ شناخته می شود، روشی برای انتقال داده که تقریباً برای یک قرن و نیم آشنا شده است. هنگام استفاده از این، اطلاعات به طور مداوم، بدون رمزگذاری میانی منتقل می شود.

اتصال دو مشترک با شماره گیری تنظیم می شود و سپس ارتباط با انتقال سیگنال از فردی به فرد دیگر از طریق سیم به معنای واقعی کلمه انجام می شود. مشترکین دیگر توسط اپراتورهای تلفن وصل نمی شوند، بلکه توسط روبات ها به هم متصل می شوند که این امر هزینه فرآیند را بسیار ساده و کاهش می دهد، اما اصل عملکرد شبکه های ارتباطی آنالوگ یکسان باقی مانده است.

ارتباطات سیار (سلولی).

مشترکین اپراتورهای تلفن همراه به اشتباه معتقدند که آنها "سیم" را که آنها را به مبادلات تلفنی متصل می کند، قطع می کنند. از نظر ظاهری، همه چیز اینگونه است - فرد می تواند در هر جایی (در محدوده سیگنال) حرکت کند، بدون اینکه مکالمه را قطع کند و ارتباط خود را با طرف مقابل قطع کند، و<подключить телефонную связь стало легче и проще.

با این حال، اگر درک کنیم که ارتباطات سیار چگونه کار می کند، تفاوت چندانی با عملکرد شبکه های آنالوگ پیدا نمی کنیم. سیگنال در واقع "در هوا شناور است"، فقط از تلفن تماس گیرنده به فرستنده گیرنده می رسد، که به نوبه خود با تجهیزات مشابه نزدیک به مشترک تماس گرفته شده ارتباط برقرار می کند ... از طریق شبکه های فیبر نوری.

مرحله رادیویی داده تنها مسیر سیگنال تلفن تا نزدیکترین ایستگاه پایه را پوشش می دهد که به روش کاملا سنتی به سایر شبکه های ارتباطی متصل می شود. نحوه عملکرد ارتباطات سلولی مشخص است. مزایا و معایب آن چیست؟

این فناوری تحرک بیشتری نسبت به انتقال داده های آنالوگ ارائه می دهد، اما خطرات یکسانی از تداخل ناخواسته و امکان گوش دادن به خطوط را به همراه دارد.

مسیر سیگنال سلولی

اجازه دهید با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم که دقیقا چگونه سیگنال به مشترک فراخوانده شده می رسد.

1. کاربر شماره ای را می گیرد.
2. تلفن او با نزدیکترین ایستگاه پایه یک پیوند رادیویی برقرار می کند. آنها بر روی ساختمان های بلند، ساختمان های صنعتی و برج ها قرار دارند. هر ایستگاه از آنتن های فرستنده و گیرنده (از 1 تا 12) و یک واحد کنترل تشکیل شده است. ایستگاه های پایه که به یک منطقه خدمات رسانی می کنند به کنترل کننده متصل می شوند.
3. از واحد کنترل ایستگاه پایه، سیگنال از طریق کابل به کنترلر و از آنجا نیز از طریق کابل به سوییچ منتقل می شود. این دستگاه سیگنال ورودی و خروجی را به خطوط ارتباطی مختلف ارائه می دهد: اپراتورهای تلفن همراه، شهری، بین المللی و دیگر. بسته به اندازه شبکه، ممکن است شامل یک یا چند سوئیچ باشد که توسط سیم به یکدیگر متصل هستند.
4. از تابلوی "خود"، سیگنال از طریق کابل های پرسرعت به تابلوی اپراتور دیگر منتقل می شود، و دومی به راحتی تعیین می کند که مشترکی که تماس با او خطاب می شود در منطقه تحت پوشش قرار دارد.
5. سوئیچ کنترل کننده مورد نظر را صدا می کند که سیگنالی را به ایستگاه پایه ارسال می کند که تلفن همراه را "بازجویی" می کند.
6. طرف فراخوان یک تماس دریافتی دریافت می کند.

چنین ساختار چند لایه شبکه به شما امکان می دهد بار را به طور مساوی بین تمام گره های آن توزیع کنید. این امر احتمال خرابی تجهیزات را کاهش می دهد و ارتباط بدون وقفه را تضمین می کند.

نحوه عملکرد ارتباطات سلولی مشخص است. مزایا و معایب آن چیست؟ این فناوری تحرک بیشتری نسبت به انتقال داده های آنالوگ ارائه می دهد، اما خطرات یکسانی از تداخل ناخواسته و امکان گوش دادن به خطوط را به همراه دارد.

اتصال ماهواره ای

بیایید ببینیم ارتباطات ماهواره ای، که بالاترین سطح توسعه ارتباطات رله رادیویی امروزی است، چگونه کار می کند. یک تکرار کننده که در مدار قرار می گیرد به تنهایی قادر است سطح وسیعی از سطح سیاره را پوشش دهد. شبکه ای از ایستگاه های پایه، مانند مورد ارتباطات سلولی، دیگر مورد نیاز نیست.

یک مشترک مجزا این فرصت را دارد که تقریباً بدون محدودیت سفر کند و حتی در تایگا یا جنگل در ارتباط بماند. یک مشترک شخص حقوقی می تواند کل یک مینی PBX را به یک آنتن تکرار کننده متصل کند (این همان "ظروف" از قبل آشنا است)، با این حال، باید حجم ورودی و خروجی و همچنین اندازه فایل های مورد نیاز را در نظر گرفت. باید فرستاده شود.

معایب تکنولوژی:

• وابستگی جدی به آب و هوا یک طوفان مغناطیسی یا فاجعه دیگر می تواند یک مشترک را برای مدت طولانی بدون ارتباط رها کند.
• اگر چیزی در یک فرستنده ماهواره ای از نظر فیزیکی شکسته شود، دوره ای که می گذرد تا عملکرد به طور کامل بازیابی شود، برای مدت طولانی طولانی خواهد شد.
• هزینه خدمات ارتباطی بدون مرز اغلب از قبض های معمولی بیشتر می شود. هنگام انتخاب یک روش ارتباطی، مهم است که در نظر بگیرید که چقدر به چنین اتصال کاربردی نیاز دارید.

ارتباطات ماهواره ای: مزایا و معایب

ویژگی اصلی "ماهواره" این است که استقلال را برای مشترکان از خطوط ثابت فراهم می کند. مزایای چنین رویکردی آشکار است. این شامل:

• تحرک تجهیزات می توان آن را در مدت زمان بسیار کوتاهی مستقر کرد.
• توانایی ایجاد سریع شبکه های گسترده با پوشش مناطق بزرگ؛
• ارتباط با مناطق صعب العبور و دور افتاده؛
• افزونگی کانال هایی که در صورت خرابی ارتباطات زمینی می توان از آنها استفاده کرد.
• انعطاف پذیری ویژگی های فنی شبکه که به آن اجازه می دهد تقریباً با هر نیازی سازگار شود.

معایب تکنولوژی:

• وابستگی جدی به آب و هوا یک طوفان مغناطیسی یا فاجعه دیگر می تواند یک مشترک را برای مدت طولانی بدون ارتباط رها کند.
• اگر چیزی از نظر فیزیکی در یک فرستنده ماهواره ای از کار بیفتد، دوره ای که تا بازیابی کامل عملکرد سیستم سپری می شود برای مدت طولانی طولانی خواهد شد.
• هزینه خدمات ارتباطی بدون مرز اغلب از قبض های معمولی بیشتر می شود.

هنگام انتخاب یک روش ارتباطی، مهم است که در نظر بگیرید که چقدر به چنین اتصال کاربردی نیاز دارید.

همه ما از تلفن همراه استفاده می کنیم، اما به ندرت کسی فکر می کند که چگونه کار می کنند؟ در این مقاله سعی می کنیم بفهمیم که چگونه ارتباط با اپراتور تلفن همراه شما واقعاً پیاده سازی می شود.

هنگامی که با همکار خود تماس می گیرید یا شخصی با شما تماس می گیرد، تلفن شما از طریق رادیو به یکی از آنتن های اطراف متصل می شود. ایستگاه پایه (BS، BS، ایستگاه پایه)هر ایستگاه پایه سلولی (در عوام - برج های سلولی) شامل یک تا دوازده فرستنده گیرنده است. آنتن هاداشتن جهت در جهات مختلف به منظور ارائه ارتباط با کیفیت بالا برای مشترکین در محدوده خود. متخصصان در اصطلاح خود به چنین آنتن هایی می گویند "بخش ها"، که سازه های مستطیلی خاکستری رنگی هستند که تقریبا هر روز می توانید آن ها را روی پشت بام ساختمان ها یا دکل های مخصوص مشاهده کنید.

سیگنال چنین آنتنی از طریق کابل مستقیماً به واحد کنترل ایستگاه پایه ارسال می شود. ایستگاه پایه ترکیبی از بخش ها و یک واحد کنترل است. در همان زمان، بخش خاصی از سکونتگاه یا قلمرو توسط چندین ایستگاه پایه متصل به یک واحد ویژه به طور همزمان سرویس می شود - کنترل کننده منطقه محلی(به اختصار LAC، کنترل کننده منطقه محلییا فقط "کنترل کننده"). به عنوان یک قاعده، یک کنترل کننده حداکثر 15 ایستگاه پایه یک منطقه خاص را متحد می کند.

به نوبه خود ، کنترل کننده ها (ممکن است چندین نیز وجود داشته باشد) به واحد اصلی متصل می شوند - مرکز کنترل خدمات موبایل (MSC، مرکز سوئیچینگ خدمات موبایل)، که برای سهولت درک ساده نامیده می شود "کموتاتور". سوئیچ به نوبه خود ورودی و خروجی را به هر خط ارتباطی - سلولی و سیمی - ارائه می دهد.

اگر آنچه را که نوشته شده است به صورت نمودار نمایش دهید، موارد زیر را دریافت خواهید کرد:
شبکه های GSM در مقیاس کوچک (معمولاً منطقه ای) می توانند فقط از یک سوئیچ استفاده کنند. اپراتورهای بزرگ مانند سه اپراتور "بزرگ" ما MTS، Beeline یا MegaFon که به میلیون ها مشترک به طور همزمان خدمات ارائه می دهند، از چندین دستگاه MSC به طور همزمان استفاده می کنند.

بیایید ببینیم چرا به چنین سیستم پیچیده ای نیاز است و چرا اتصال مستقیم آنتن های ایستگاه پایه به سوئیچ غیرممکن است؟ برای انجام این کار، باید در مورد اصطلاح دیگری که در زبان فنی نامیده می شود صحبت کنید تحویل (تحویل). این انتقال در شبکه های تلفن همراه را با توجه به اصل انتقال مشخص می کند. به عبارت دیگر، هنگامی که پیاده یا با وسیله نقلیه در خیابان حرکت می کنید و همزمان با تلفن صحبت می کنید تا مکالمه شما قطع نشود، باید به موقع دستگاه خود را از یک بخش BS به بخش دیگر، از پوشش، تغییر دهید. منطقه یک ایستگاه پایه یا منطقه محلی کنترل کننده به دیگری و غیره. بنابراین، اگر بخش‌های ایستگاه پایه مستقیماً به سوئیچ متصل می‌شدند، باید این روش تحویل را برای همه مشترکین خود انجام دهد و سوئیچ از قبل وظایف کافی را دارد. بنابراین، به منظور کاهش احتمال خرابی تجهیزات مرتبط با اضافه بار آن، طرح ساخت شبکه های سلولی GSM بر اساس یک اصل چند سطحی اجرا می شود.

در نتیجه، اگر شما و تلفنتان از ناحیه خدمات یک بخش BS به ناحیه پوشش بخش دیگر حرکت کنید، این حرکت توسط واحد کنترل این ایستگاه پایه بدون لمس بیشتر "بالا" انجام می شود. دستگاه‌های با قیمت - LAC و MSC. اگر انتقال بین BS های مختلف اتفاق بیفتد، LAC از قبل برای آن گرفته شده است و غیره.

سوئیچ چیزی بیش از "مغز" اصلی شبکه های GSM نیست، بنابراین عملکرد آن باید با جزئیات بیشتری در نظر گرفته شود. سوئیچ شبکه سلولی تقریباً همان وظایف سانترال را در شبکه اپراتورهای سیمی انجام می دهد. این اوست که می‌فهمد کجا تماس می‌گیرید یا چه کسی با شما تماس می‌گیرد، کار خدمات اضافی را تنظیم می‌کند و در واقع تصمیم می‌گیرد که آیا در حال حاضر می‌توانید تماس خود را برقرار کنید یا خیر.

حالا بیایید ببینیم وقتی گوشی یا تلفن هوشمند خود را روشن می کنید چه اتفاقی می افتد؟

بنابراین، "دکمه جادویی" را فشار دادید و گوشی شما روشن شد. بر روی سیم کارت اپراتور تلفن همراه شما یک شماره خاص به نام وجود دارد IMSI - شماره شناسایی مشترک بین‌المللی (شماره شناسایی بین‌المللی مشترک). این یک شماره منحصر به فرد برای هر سیم کارت است نه تنها برای اپراتور MTS، Beeline، MegaFon و غیره، بلکه یک شماره منحصر به فرد برای تمام شبکه های تلفن همراه در جهان است! بر روی آن است که اپراتورها مشترکین را در بین خود متمایز می کنند.

هنگامی که تلفن را روشن می کنید، دستگاه شما این کد IMSI را به ایستگاه پایه می فرستد، که آن را بیشتر به LAC ارسال می کند، که به نوبه خود آن را به سوییچ می فرستد. در همان زمان، دو دستگاه اضافی که مستقیماً به سوئیچ متصل هستند وارد بازی ما می شوند - HLR (ثبت مکان خانه)و VLR (ثبت مکان بازدیدکنندگان). به روسی ترجمه شده است، به ترتیب، ثبت نام مشترکین خانگیو ثبت نام مشترکین مهمان. HLR IMSI همه مشترکین شبکه خود را ذخیره می کند. VLR حاوی اطلاعاتی در مورد مشترکینی است که در حال حاضر از شبکه این اپراتور استفاده می کنند.

شماره IMSI با استفاده از یک سیستم رمزگذاری به HLR منتقل می شود (دستگاه دیگری مسئول این فرآیند است. AuC - مرکز احراز هویت). در همان زمان، HLR بررسی می کند که آیا مشترکی با این شماره در پایگاه داده خود وجود دارد یا خیر، و اگر واقعیت حضور آن تأیید شود، سیستم به دنبال این است که آیا در حال حاضر می تواند از خدمات ارتباطی استفاده کند یا مثلاً دارای بلوک مالی است. اگر همه چیز عادی باشد، پس این مشترک به VLR می رود و پس از آن فرصت تماس و استفاده از سایر خدمات ارتباطی را پیدا می کند.

برای وضوح، ما این روش را با استفاده از یک نمودار نمایش می دهیم:

بنابراین، ما به طور خلاصه اصل عملکرد شبکه های سلولی GSM را شرح دادیم. در واقع، این توصیف نسبتاً سطحی است، زیرا اگر جزئیات فنی را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم، آنگاه مطالب چندین برابر حجیم تر و برای اکثر خوانندگان بسیار کمتر قابل درک است.

در قسمت دوم، آشنایی خود را با عملکرد شبکه های GSM ادامه خواهیم داد و بررسی می کنیم که اپراتور چگونه و برای چه چیزی از حساب ما نزد شما وجوه برداشت می کند.

میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از تلفن همراه استفاده می‌کنند، زیرا تلفن‌های همراه برقراری ارتباط با مردم در سراسر جهان را بسیار آسان‌تر کرده‌اند.

این روزها تلفن های همراه طیف وسیعی از ویژگی ها را ارائه می دهند و هر روز بیشتر و بیشتر می شوند. بسته به مدل تلفن همراه می توانید موارد زیر را انجام دهید:

اطلاعات مهم را ذخیره کنید
یادداشت بردارید یا فهرستی از کارهایی که باید انجام دهید تهیه کنید
قرارهای مهم را ضبط کنید و زنگ هشدار را برای یادآوری روشن کنید
از ماشین حساب برای محاسبات استفاده کنید
ارسال یا دریافت نامه
جستجوی اطلاعات (اخبار، گفته ها، حکایات و موارد دیگر) در اینترنت
بازی کنید
تلویزیون تماشا کن
ارسال پیام
از دستگاه های دیگر مانند پخش کننده MP3، دستگاه های PDA و سیستم ناوبری GPS استفاده کنید.

اما آیا تا به حال فکر نکرده اید که یک تلفن همراه چگونه کار می کند؟ و چه چیزی آن را با یک تلفن ثابت ساده متفاوت می کند؟ همه این اصطلاحات PCS، GSM، CDMA و TDMA به چه معنا هستند؟ در این مقاله به ویژگی های جدید تلفن های همراه می پردازیم.

بیایید با این واقعیت شروع کنیم که یک تلفن همراه، در واقع، یک رادیو است - شکلی پیشرفته تر، اما با این وجود یک رادیو. خود تلفن توسط الکساندر گراهام بل در سال 1876 و ارتباطات بی سیم کمی بعد توسط نیکولای تسلا در دهه 1880 ساخته شد (گوگلیلمو مارکونی ایتالیایی برای اولین بار در سال 1894 در مورد ارتباطات بی سیم صحبت کرد). مقدر بود که این دو فناوری بزرگ با هم جمع شوند.

در زمان های قدیم، زمانی که تلفن همراه وجود نداشت، مردم برای برقراری ارتباط، تلفن های رادیویی را در خودروهای خود نصب می کردند. چنین سیستم تلفن رادیویی از یک آنتن اصلی که بر روی یک برج در حومه شهر نصب شده بود کار می کرد و حدود 25 کانال را پشتیبانی می کرد. برای اتصال به آنتن اصلی، تلفن باید دارای یک فرستنده قدرتمند - با شعاع حدود 70 کیلومتر است.

اما به دلیل تعداد محدود کانال، تعداد زیادی نمی توانستند از چنین تلفن های رادیویی استفاده کنند.

نبوغ سیستم سیار در تقسیم شهر به چند عنصر ("سلول") نهفته است. این امر استفاده مجدد از فرکانس را در سراسر شهر تشویق می کند، بنابراین میلیون ها نفر می توانند همزمان از تلفن همراه استفاده کنند. "لانه زنبوری" به طور تصادفی انتخاب نشده است، زیرا با لانه زنبوری (شکل شش ضلعی) است که می توان منطقه را به بهترین شکل پوشش داد.

برای درک بهتر نحوه عملکرد تلفن همراه، لازم است رادیو CB (یعنی رادیو معمولی) و رادیو تلفن را با هم مقایسه کنید.

دستگاه قابل حمل Full Duplex در مقابل Half Duplex - یک تلفن رادیویی، مانند یک رادیو ساده، یک دستگاه نیمه دوبلکس است. این بدان معنی است که دو نفر از یک فرکانس استفاده می کنند، بنابراین آنها فقط می توانند به نوبت صحبت کنند. تلفن همراه یک دستگاه فول دوبلکس است، به این معنی که یک فرد از دو فرکانس استفاده می کند: یک فرکانس برای شنیدن شخص در طرف دیگر، دیگری برای صحبت کردن است. بنابراین می توانید همزمان با تلفن همراه صحبت کنید.

کانال ها - رادیو تلفن فقط از یک کانال استفاده می کند، رادیو حدود 40 کانال دارد. یک تلفن همراه ساده ممکن است 1664 کانال یا بیشتر داشته باشد.

در دستگاه های نیمه دوبلکس، هر دو فرستنده رادیویی از فرکانس یکسانی استفاده می کنند، بنابراین فقط یک نفر می تواند صحبت کند. در دستگاه های فول دوبلکس، 2 فرستنده از فرکانس های مختلف استفاده می کنند تا افراد بتوانند همزمان صحبت کنند. تلفن های همراه دستگاه های تمام دوبلکس هستند.

در یک سیستم تلفن همراه معمولی ایالات متحده، یک کاربر تلفن همراه از حدود 800 فرکانس برای صحبت در سطح شهر استفاده می کند. یک تلفن همراه شهر را به چند صد تقسیم می کند. هر سلول اندازه مشخصی دارد و مساحتی معادل 26 کیلومتر مربع را پوشش می دهد. لانه زنبوری مانند شش ضلعی است که در یک شبکه محصور شده است.

از آنجایی که تلفن های همراه و ایستگاه ها از فرستنده های کم توان استفاده می کنند، سلول های غیر مجاور می توانند از فرکانس های مشابه استفاده کنند. دو سلول ممکن است از یک فرکانس استفاده کنند. شبکه سلولی رایانه‌های پرسرعت قدرتمند، ایستگاه‌های پایه (فرستنده‌های گیرنده VHF چند فرکانس) است که در سراسر منطقه کاری شبکه تلفن همراه، تلفن‌های همراه و سایر تجهیزات پیشرفته توزیع شده است. ما بعداً ایستگاه های پایه را پوشش خواهیم داد، اما در حال حاضر اجازه دهید نگاهی به "سلول"هایی که یک سیستم سلولی را تشکیل می دهند بیاندازیم.

یک سلول در یک سیستم سلولی آنالوگ از 1/7 کانال های ارتباطی دو طرفه موجود استفاده می کند. این بدان معناست که هر سلول (از 7 سلول موجود در آرایه) از 1/7 کانال های موجود استفاده می کند که دارای مجموعه فرکانس های خاص خود هستند و بنابراین همپوشانی ندارند:

یک کاربر تلفن همراه معمولاً 832 فرکانس رادیویی را برای مکالمه در سطح شهر دریافت می کند.
هر تلفن همراه در هر تماس از 2 فرکانس استفاده می کند - به اصطلاح. کانال دو طرفه - بنابراین برای هر کاربر تلفن همراه 395 کانال ارتباطی وجود دارد (42 فرکانس باقی مانده توسط کانال اصلی استفاده می شود - بعداً در مورد آن صحبت خواهیم کرد).

بنابراین، هر سلول تا 56 کانال ارتباطی در دسترس دارد. این بدان معناست که 56 نفر می توانند همزمان با تلفن همراه صحبت کنند. اولین فناوری تلفن همراه 1G به عنوان آنالوگ شبکه تلفن همراه در نظر گرفته می شود. از زمانی که انتقال دیجیتال اطلاعات (2G) شروع به استفاده کرد، تعداد کانال ها به طور قابل توجهی افزایش یافته است.

تلفن های همراه دارای فرستنده های کم مصرف داخلی هستند، بنابراین در 2 سطح سیگنال کار می کنند: 0.6 وات و 3 وات (برای مقایسه، در اینجا یک رادیو ساده است که با 4 وات کار می کند). ایستگاه های پایه نیز از فرستنده های کم توان استفاده می کنند، اما آنها مزایای خاص خود را دارند:

انتقال سیگنال ایستگاه پایه و تلفن همراه در هر سلول به شما اجازه نمی دهد تا از سلول دور شوید. بنابراین، هر دو سلول می توانند از همان 56 فرکانس استفاده مجدد کنند. فرکانس های مشابه در سراسر شهر قابل استفاده است.
مصرف شارژ تلفن همراه که معمولاً از باتری تغذیه می شود، چندان زیاد نیست. فرستنده های کم مصرف به معنای باتری کوچک هستند که تلفن های همراه را فشرده تر می کند.

شبکه سلولی بدون توجه به وسعت شهر به تعدادی ایستگاه پایه نیاز دارد. یک شهر کوچک باید چند صد برج داشته باشد. تمامی کاربران تلفن همراه در هر شهری توسط یک دفتر اصلی مدیریت می شوند که به آن مرکز سوئیچینگ موبایل می گویند. این مرکز تمامی تماس های تلفنی و ایستگاه های پایه در منطقه را کنترل می کند.

کدهای تلفن همراه

شماره توالی دستگاه الکترونیکی (ESN) یک شماره منحصر به فرد 32 بیتی است که توسط سازنده در تلفن همراه برنامه ریزی شده است.
شماره شناسایی موبایل (MIN) - یک کد 10 رقمی مشتق شده از شماره تلفن همراه.
کد شناسایی سیستم (SID) یک کد 5 رقمی منحصر به فرد است که به هر شرکت FCC اختصاص داده می شود.دو کد آخر MIN و SID هنگام خرید کارت و روشن کردن گوشی در تلفن همراه برنامه ریزی می شوند.

هر تلفن همراه کد مخصوص به خود را دارد. کدهایی برای شناسایی تلفن ها، صاحبان تلفن همراه و اپراتورهای تلفن همراه مورد نیاز است. به عنوان مثال، شما یک تلفن همراه دارید، آن را روشن می کنید و سعی می کنید تماس بگیرید. در اینجا چیزی است که در این زمان اتفاق می افتد:

وقتی برای اولین بار گوشی را روشن می کنید، در کانال کنترل اصلی به دنبال کد شناسایی می گردد. کانال فرکانس خاصی است که توسط تلفن های همراه و ایستگاه پایه برای انتقال سیگنال ها استفاده می شود. اگر تلفن نتواند کانال کنترل را پیدا کند، در این صورت از دسترس خارج شده و پیام "بدون شبکه" روی صفحه نمایش داده می شود.
هنگامی که تلفن یک کد شناسایی دریافت می کند، آن را با کد خود بررسی می کند. در صورت وجود تطابق، تلفن همراه مجاز به اتصال به شبکه است.
همراه با کد، تلفن درخواست دسترسی به شبکه را می‌دهد و مرکز سوئیچینگ موبایل موقعیت تلفن را در پایگاه داده مشخص می‌کند، بنابراین مرکز سوئیچینگ وقتی می‌خواهد برای شما پیام خدماتی ارسال کند، بداند از کدام تلفن استفاده می‌کنید.
مرکز سوئیچینگ تماس ها را دریافت می کند و می تواند شماره شما را محاسبه کند. در هر زمان، او می تواند شماره تلفن شما را در پایگاه داده خود جستجو کند.
مرکز سوئیچینگ با تلفن همراه شما ارتباط برقرار می کند تا به شما بگوید از کدام فرکانس استفاده کنید و پس از تماس تلفن همراه با آنتن، تلفن به شبکه دسترسی پیدا می کند.

تلفن همراه و ایستگاه پایه تماس رادیویی ثابتی دارند. یک تلفن همراه به صورت دوره ای از یک ایستگاه پایه به ایستگاه دیگر سوئیچ می کند که سیگنال قوی تری از آن می آید. اگر تلفن همراه هنگام حرکت از میدان ایستگاه پایه خارج شود، حتی در حین مکالمه با ایستگاه پایه دیگری، نزدیکترین ایستگاه، ارتباط برقرار می کند. دو ایستگاه پایه از طریق مرکز سوئیچینگ "ارتباط" می کنند، که سیگنالی را برای تغییر فرکانس به تلفن همراه شما ارسال می کند.

مواردی وجود دارد که هنگام حرکت، سیگنال از یک سلول به سلول دیگر متعلق به اپراتور تلفن همراه دیگر منتقل می شود. در این مورد، سیگنال ناپدید نمی شود، بلکه به اپراتور تلفن همراه دیگر منتقل می شود.

اکثر تلفن های همراه مدرن می توانند در چندین استاندارد کار کنند که به شما امکان می دهد از خدمات رومینگ (رومینگ انگلیسی - ولگردی) در شبکه های مختلف سلولی استفاده کنید. مرکز سوئیچینگ که اکنون از سلول‌های آن استفاده می‌کنید به مرکز سوئیچینگ شما متصل می‌شود و تأیید کد را درخواست می‌کند. سیستم شما تمام داده های تلفن شما را به سیستم دیگری منتقل می کند و مرکز سوئیچینگ شما را به سلول های اپراتور جدید تلفن همراه متصل می کند. و شگفت انگیزترین چیز این است که همه اینها در عرض چند ثانیه انجام می شود.

ناخوشایندترین چیز در مورد همه اینها این است که می توانید مبلغی منظم برای تماس های رومینگ بپردازید. در اکثر تلفن ها، هنگامی که برای اولین بار از مرز عبور می کنید، سرویس رومینگ نمایش داده می شود. در غیر این صورت، بهتر است نقشه پوشش تلفن همراه خود را بررسی کنید تا بعداً مجبور به پرداخت نرخ های "تورم" نشوید. بنابراین، بلافاصله هزینه این سرویس را بررسی کنید.

لطفاً توجه داشته باشید که اگر می‌خواهید از سرویس رومینگ استفاده کنید، تلفن باید در چندین باند کار کند، زیرا کشورهای مختلف از باندهای متفاوتی استفاده می‌کنند.

در سال 1983، اولین استاندارد ارتباطات سیار آنالوگ، AMPS (سرویس تلفن همراه پیشرفته) توسعه یافت. این استاندارد ارتباطات سیار آنالوگ در محدوده فرکانس 825 تا 890 مگاهرتز کار می کند. به منظور حفظ رقابت و حفظ قیمت ها در بازار، دولت فدرال ایالات متحده نیاز داشت که حداقل دو شرکت در بازار وجود داشته باشد که به یک فعالیت مشغول هستند. یکی از این شرکت ها در ایالات متحده، شرکت تلفن محلی (LEC) بود.

هر شرکت 832 فرکانس مخصوص به خود را داشت: 790 برای تماس و 42 فرکانس برای داده. برای ایجاد یک کانال، از دو فرکانس به طور همزمان استفاده شد. محدوده فرکانس برای کانال آنالوگ معمولا 30 کیلوهرتز بود. محدوده انتقال و دریافت کانال صوتی با 45 مگاهرتز از هم جدا شده است تا یک کانال با کانال دیگر همپوشانی نداشته باشد.

نسخه ای از استاندارد AMPS به نام NAMPS (سیستم ارتباطات تقویت شده باند باریک) از فناوری های دیجیتال جدید استفاده می کند تا توانایی سیستم را سه برابر کند. اما با وجود اینکه از فناوری های دیجیتال جدید استفاده می کند، این نسخه فقط یک آنالوگ باقی می ماند. استانداردهای آنالوگ AMPS و NAMPS فقط روی 800 مگاهرتز کار می کنند و هنوز نمی توانند طیف گسترده ای از ویژگی ها مانند اتصال به اینترنت و ایمیل را ارائه دهند.

تلفن های همراه دیجیتال متعلق به نسل دوم (2G) فناوری های تلفن همراه هستند. آنها از فناوری رادیویی مشابه تلفن های آنالوگ استفاده می کنند، اما به روشی کمی متفاوت. سیستم‌های آنالوگ به طور کامل از سیگنال بین تلفن و شبکه تلفن همراه استفاده نمی‌کنند - سیگنال‌های آنالوگ را نمی‌توان به آسانی سیگنال‌های دیجیتال پارازیت یا دستکاری کرد. این یکی از دلایلی است که بسیاری از شرکت‌های کابلی به سمت دیجیتال حرکت می‌کنند تا بتوانند از کانال‌های بیشتری در یک باند مشخص استفاده کنند. این شگفت انگیز است که یک سیستم دیجیتال چقدر می تواند موثر باشد.

بسیاری از سیستم های موبایل دیجیتال از مدولاسیون فرکانس (FSK) برای انتقال و دریافت داده ها از طریق پورتال آنالوگ AMPS استفاده می کنند. مدولاسیون فرکانس از 2 فرکانس استفاده می کند، یکی برای منطق یک، دوم برای منطق صفر، انتخاب بین این دو، هنگام انتقال اطلاعات دیجیتال بین برج و تلفن همراه. برای تبدیل اطلاعات آنالوگ به دیجیتال و بالعکس، مدولاسیون و یک طرح کدگذاری مورد نیاز است. این نشان می دهد که تلفن های همراه دیجیتال باید قادر به پردازش سریع داده ها باشند.

از نظر "پیچیدگی در هر اینچ مکعب"، تلفن های همراه از پیچیده ترین دستگاه های مدرن هستند. تلفن‌های همراه دیجیتال می‌توانند میلیون‌ها محاسبه را در ثانیه انجام دهند تا جریان صوتی را رمزگذاری یا رمزگشایی کنند.

هر تلفن معمولی از چندین بخش تشکیل شده است:

تراشه (برد) که مغز گوشی است
آنتن
نمایشگر کریستال مایع (LCD)
صفحه کلید
میکروفون
گوینده
باتری

ریز مدار مرکز کل سیستم است. در ادامه به بررسی نوع تراشه‌ها و نحوه عملکرد هر یک خواهیم پرداخت. تراشه تبدیل آنالوگ به دیجیتال سیگنال صوتی خروجی از سیستم آنالوگ به دیجیتال و سیگنال ورودی از سیستم دیجیتال به آنالوگ را رمزگذاری می کند.

ریزپردازنده یک واحد پردازش مرکزی است که مسئول انجام بخش عمده ای از کار پردازش اطلاعات است. این صفحه کلید و صفحه نمایش و بسیاری از فرآیندهای دیگر را کنترل می کند.

تراشه های ROM و تراشه کارت حافظه می توانند داده های سیستم عامل تلفن همراه و سایر داده های کاربر مانند اطلاعات دفترچه تلفن را ذخیره کنند. فرکانس رادیویی توان و شارژ را کنترل می کند و با صدها موج FM کار می کند. تقویت کننده فرکانس بالا سیگنال هایی را که به آنتن می رسند یا منعکس می شوند کنترل می کند. از آنجایی که تلفن همراه دارای ویژگی های بیشتری است، اندازه صفحه نمایش به طور قابل توجهی افزایش یافته است. بسیاری از گوشی ها دارای نوت بوک، ماشین حساب و بازی هستند. و اکنون بسیاری از تلفن های دیگر به یک PDA یا یک مرورگر وب متصل می شوند.

برخی از تلفن ها اطلاعات خاصی مانند کدهای SID و MIN را در حافظه فلش داخلی ذخیره می کنند، در حالی که برخی دیگر از کارت های خارجی مانند کارت های SmartMedia استفاده می کنند.

بسیاری از تلفن ها دارای بلندگوها و میکروفون های بسیار کوچکی هستند که تصور اینکه آنها حتی چگونه صدا تولید می کنند دشوار است. همانطور که می بینید، بلندگوها به اندازه یک سکه کوچک هستند و میکروفون آن بزرگتر از باتری ساعت نیست. به هر حال، چنین باتری های ساعت در تراشه داخلی تلفن همراه برای کار با ساعت استفاده می شود.

شگفت‌انگیزترین چیز این است که 30 سال پیش، بسیاری از این جزئیات تمام طبقه ساختمان را اشغال می‌کردند و اکنون همه آن‌ها در کف دست آدم جا می‌شود.

سه روش رایج وجود دارد که در آن تلفن های همراه 2G از فرکانس های رادیویی برای انتقال اطلاعات استفاده می کنند:

FDMA (دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس - دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس) TDMA (دسترسی چندگانه تقسیم زمانی - دسترسی چندگانه تقسیم زمانی) CDMA (دسترسی چندگانه تقسیم کد) - دسترسی چندگانه تقسیم کد.

اگرچه نام این روش ها بسیار گیج کننده به نظر می رسد، اما می توانید به راحتی با شکستن نام به کلمات جداگانه حدس بزنید که چگونه کار می کنند.

اولین کلمه، فرکانس، زمان، کد، روش دسترسی را نشان می دهد. کلمه دوم تقسیم به این معنی است که تماس ها را بر اساس روش دسترسی جدا می کند.

FDMA هر تماس تلفنی را در فرکانس جداگانه قرار می دهد TDMA زمان خاصی را برای هر تماس در فرکانس مشخص شده اختصاص می دهد CDMA یک کد منحصر به فرد را به هر تماس اختصاص می دهد و سپس آن را به یک فرکانس آزاد ارسال می کند.

آخرین کلمه هر روش چندگانه - "چندین" نشان می دهد که چندین نفر می توانند از هر صدم استفاده کنند.

FDMA

FDMA (دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس) روشی برای استفاده از فرکانس‌های رادیویی زمانی است که تنها یک مشترک در یک باند فرکانسی وجود دارد، مشترکین مختلف از فرکانس‌های مختلف در یک سلول استفاده می‌کنند. این یک کاربرد از مالتی پلکس فرکانسی (FDM) در ارتباطات رادیویی است. برای درک بهتر نحوه کار FDMA، باید به نحوه کار رادیوها نگاه کنیم. هر ایستگاه رادیویی سیگنال خود را به باندهای فرکانس آزاد ارسال می کند. روش FDMA در درجه اول برای انتقال سیگنال های آنالوگ استفاده می شود. و اگرچه این روش بدون شک می تواند اطلاعات دیجیتالی را انتقال دهد، اما از آن استفاده نمی شود، زیرا کمتر موثر تلقی می شود.

TDMA

TDMA (دسترسی چندگانه تقسیم زمانی) روشی برای استفاده از فرکانس های رادیویی است، زمانی که چندین مشترک در یک بازه فرکانسی وجود دارد، مشترکین مختلف از اسلات های زمانی (فاصله) متفاوتی برای انتقال استفاده می کنند. این یک کاربرد از Multiplexing تقسیم زمانی (TDM) برای ارتباطات رادیویی است. هنگام استفاده از TDMA، یک باند فرکانسی باریک (30 کیلوهرتز عرض و 6.7 میلی ثانیه طول) به سه بار تقسیم می شود.

یک باند فرکانس باریک معمولاً به عنوان "کانال" درک می شود. داده های صوتی تبدیل شده به اطلاعات دیجیتال فشرده می شوند و به همین دلیل فضای کمتری را اشغال می کنند. بنابراین، TDMA سه برابر سریعتر از یک سیستم آنالوگ است که از همان تعداد کانال استفاده می کند. سیستم های TDMA روی باند فرکانسی 800 مگاهرتز (IS-54) یا 1900 مگاهرتز (IS-136) کار می کنند.

کلوب جی اس ام

TDMA در حال حاضر فناوری غالب برای شبکه‌های تلفن همراه است و در استاندارد GSM (سیستم جهانی ارتباطات سیار) (روسیه SPS-900) - یک استاندارد دیجیتال جهانی برای ارتباطات سلولی سیار، با جداسازی کانال بر اساس اصل TDMA و امنیت بالا به دلیل رمزگذاری کلید عمومی با این حال، GSM از دسترسی TDMA و IS-136 متفاوت استفاده می کند. بیایید تصور کنیم که GSM و IS-136 سیستم عامل های مختلفی هستند که روی یک پردازنده اجرا می شوند، برای مثال، هر دو سیستم عامل ویندوز و لینوکس بر روی Intel Pentium III اجرا می شوند. سیستم های GSM از یک روش کدگذاری برای ایمن سازی تماس های تلفنی از تلفن های همراه استفاده می کنند. شبکه GSM در اروپا و آسیا با فرکانس 900 مگاهرتز و 1800 مگاهرتز و در ایالات متحده آمریکا با فرکانس 850 مگاهرتز و 1900 مگاهرتز کار می کند و در ارتباطات سیار استفاده می شود.

مسدود کردن تلفن GSM شما

GSM استاندارد بین المللی در اروپا، استرالیا، بیشتر آسیا و آفریقا است. کاربران تلفن همراه می توانند یک گوشی بخرند که در هر جایی که این استاندارد پشتیبانی می شود کار می کند. برای اتصال به یک اپراتور خاص تلفن همراه در کشورهای مختلف، کاربران GSM به سادگی سیم کارت خود را تغییر می دهند. سیم کارت ها تمام اطلاعات و شماره های شناسایی مورد نیاز برای اتصال به اپراتور تلفن همراه را ذخیره می کنند.

متأسفانه، فرکانس‌های 850 مگاهرتز/1900 مگاهرتز GSM مورد استفاده در ایالات متحده با فرکانس‌های سیستم بین‌المللی مطابقت ندارند. بنابراین اگر در ایالات متحده زندگی می کنید اما واقعاً به یک تلفن همراه در خارج از کشور نیاز دارید، می توانید یک تلفن GSM 3 یا 4 بانده بخرید و از آن در داخل و خارج از کشور استفاده کنید یا فقط یک تلفن همراه GSM 900MHz/1800MHz برای سفر به خارج بخرید.

CDMA

CDMA (دسترسی چندگانه تقسیم کد). کانال های ترافیکی با این روش جداسازی رسانه ها با اختصاص یک کد عددی جداگانه به هر کاربر ایجاد می شود که در کل پهنای باند توزیع می شود. هیچ تقسیم زمانی وجود ندارد، همه مشترکین دائما از کل عرض کانال استفاده می کنند. باند فرکانس یک کانال بسیار گسترده است، پخش مشترکین با هم همپوشانی دارند، اما از آنجایی که کدهای آنها متفاوت است، می توان آنها را متمایز کرد. CDMA اساس IS-95 است و در باندهای فرکانسی 800 مگاهرتز و 1900 مگاهرتز عمل می کند.

تلفن همراه دو باند و دو استاندارد

هنگامی که قصد سفر دارید، مطمئناً می خواهید تلفنی پیدا کنید که در چندین باند، در چندین استاندارد کار کند یا هر دو را ترکیب کند. بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از این احتمالات بیندازیم:

یک تلفن چند بانده می تواند از یک فرکانس به فرکانس دیگر سوئیچ کند. به عنوان مثال، یک تلفن TDMA دو بانده ممکن است از خدمات TDMA در سیستم 800 مگاهرتز یا 1900 مگاهرتز استفاده کند. یک تلفن GSM دو بانده می تواند از سرویس GSM در سه باند - 850 مگاهرتز، 900 مگاهرتز، 1800 مگاهرتز یا 1900 مگاهرتز استفاده کند.
گوشی چند استاندارد «استاندارد» در تلفن همراه به معنای نوع انتقال سیگنال است. بنابراین، یک گوشی با استانداردهای AMPS و TDMA در صورت لزوم می تواند از یک استاندارد به استاندارد دیگر سوئیچ کند. به عنوان مثال، استاندارد AMPS به شما امکان می دهد از شبکه آنالوگ در مناطقی که شبکه دیجیتال پشتیبانی نمی شود استفاده کنید.
تلفن چند باند/چند استاندارد به شما امکان می دهد باند فرکانس و استاندارد انتقال را تغییر دهید.

تلفن هایی که از این ویژگی پشتیبانی می کنند به طور خودکار باندها یا استانداردها را تغییر می دهند. به عنوان مثال، اگر گوشی از دو باند پشتیبانی می کند، به شبکه 800 مگاهرتز وصل می شود، اگر نمی تواند به باند 1900 مگاهرتز متصل شود. هنگامی که یک گوشی بیش از یک استاندارد داشته باشد، ابتدا از استاندارد دیجیتال استفاده می کند و اگر وجود نداشته باشد، به آنالوگ تبدیل می شود.

تلفن های همراه دو و سه بانده هستند. با این حال، کلمه "سه خط" می تواند گمراه کننده باشد. ممکن است به این معنی باشد که گوشی از استانداردهای CDMA و TDMA و استاندارد آنالوگ پشتیبانی می کند. و در عین حال می تواند به این معنی باشد که گوشی از یک استاندارد دیجیتال در دو باند و یک استاندارد آنالوگ پشتیبانی می کند. برای کسانی که به خارج از کشور سفر می کنند، بهتر است تلفنی خریداری کنند که با باند GSM 900 مگاهرتز برای اروپا و آسیا و 1900 مگاهرتز برای ایالات متحده کار می کند و از استاندارد آنالوگ نیز پشتیبانی می کند. در اصل، این یک تلفن دو بانده است که یکی از این حالت ها (GSM) از 2 باند پشتیبانی می کند.

خدمات ارتباطی تلفن همراه و شخصی

خدمات ارتباط شخصی (PCS) اساساً یک سرویس تلفن همراه است که بر ارتباطات شخصی و تحرک تأکید دارد. ویژگی اصلی PCS این است که شماره تلفن کاربر به شماره ارتباط شخصی او (Personal Communication Number - PCN) تبدیل می شود که به خود کاربر "ضمیمه" می شود و نه به تلفن یا مودم رادیویی او. کاربری که با استفاده از PCS به سراسر جهان سفر می کند، می تواند آزادانه تماس های تلفنی و ایمیل ها را در PCN خود دریافت کند.

ارتباطات سلولی در ابتدا برای استفاده در خودروها ایجاد شد، در حالی که ارتباطات شخصی مستلزم امکانات بیشتری بود. در مقایسه با سرویس سلولی سنتی، PCS مزایای زیادی دارد. اول اینکه کاملا دیجیتال است که سرعت انتقال داده بالاتری را فراهم می کند و استفاده از فناوری های فشرده سازی داده را تسهیل می کند. ثانیا، محدوده فرکانس مورد استفاده برای PCS (1850-2200 مگاهرتز) هزینه زیرساخت ارتباطی را کاهش می دهد. (از آنجایی که ابعاد کلی آنتن های ایستگاه پایه PCS کوچکتر از ابعاد کلی آنتن های ایستگاه پایه شبکه سلولی است، ساخت و نصب آنها ارزان تر است).

از نظر تئوری، سیستم تلفن همراه ایالات متحده در دو باند فرکانسی - 824 و 894 مگاهرتز کار می کند. PCS در فرکانس 1850 و 1990 مگاهرتز کار می کند. و از آنجایی که این سرویس بر اساس استاندارد TDMA است، PCS دارای 8 Timeslot و 200KHz فاصله کانال است، برخلاف معمول 3 Timeslots و 30KHz فاصله کانال.

3G جدیدترین فناوری در ارتباطات سیار است. 3G به این معنی است که تلفن متعلق به نسل سوم است - نسل اول تلفن های همراه آنالوگ است، دومی دیجیتال است. فناوری 3G در تلفن های همراه چندرسانه ای استفاده می شود که معمولاً اسمارت فون نامیده می شود. این گوشی ها دارای باندهای متعدد و داده با سرعت بالا هستند.

3G از چندین استاندارد تلفن همراه استفاده می کند. رایج ترین آنها سه مورد است:

CDMA2000 توسعه بیشتر از نسل دوم استاندارد CDMA One است.
WCDMA (English Wideband Code Division Multiple Access - Broadband CDMA) فناوری رابط رادیویی است که توسط اکثر اپراتورهای سلولی برای ارائه دسترسی رادیویی باند پهن برای پشتیبانی از خدمات 3G انتخاب شده است.
TD-SCDMA (Eng. Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) یک استاندارد شبکه تلفن همراه چینی نسل سوم است.

شبکه 3G می تواند داده ها را با سرعت 3 مگابیت در ثانیه انتقال دهد (بنابراین دانلود یک آهنگ MP3 3 دقیقه ای فقط حدود 15 ثانیه طول می کشد). بیایید نسل دوم تلفن های همراه را برای مقایسه در نظر بگیریم - سریع ترین تلفن 2G می تواند به سرعت انتقال داده تا 144 کیلوبایت بر ثانیه برسد (دانلود یک آهنگ 3 دقیقه ای حدود 8 ساعت طول می کشد). انتقال داده 3G با سرعت بالا فقط برای دانلود اطلاعات از اینترنت، ارسال و دریافت فایل های چند رسانه ای بزرگ مناسب است. تلفن‌های 3G نوعی لپ‌تاپ کوچک هستند که می‌توانند برنامه‌های بزرگی مانند پخش ویدیو از اینترنت، ارسال و دریافت فکس و دانلود پیام‌های ایمیل با برنامه‌ها را اجرا کنند.

البته، این نیاز به ایستگاه های پایه ای دارد که سیگنال های رادیویی را از تلفنی به تلفن دیگر منتقل کنند.

ایستگاه های پایه تلفن همراه سازه های فلزی یا مشبکی هستند که صدها فوت در هوا بالا می روند. این تصویر یک برج مدرن را نشان می دهد که به 3 اپراتور مختلف تلفن همراه "خدمت" می کند. اگر به پایگاه ایستگاه پایه نگاه کنید، می بینید که هر اپراتور تلفن همراه تجهیزات خود را نصب کرده است که در زمان ما فضای بسیار کمی را اشغال می کند (اتاق های کوچکی در پایه برج های قدیمی برای چنین تجهیزاتی ساخته شده است).

ایستگاه پایه عکس از http://www.prattfamily.demon.co.uk

یک فرستنده و گیرنده رادیویی در داخل چنین بلوکی قرار داده شده است که به لطف آن برج با تلفن های همراه ارتباط برقرار می کند. رادیوها با چندین کابل ضخیم به آنتن روی برج متصل می شوند. اگر دقت کنید متوجه می‌شوید که خود برج، تمامی کابل‌ها و تجهیزات شرکت‌های پایه ایستگاه‌های پایه به خوبی ارت هستند. به عنوان مثال، صفحه ای که سیم های سبز رنگ به آن متصل شده است، یک صفحه زمین مسی است.

در تلفن همراه، مانند هر دستگاه الکترونیکی دیگری، ممکن است مشکلاتی رخ دهد:

اغلب این موارد شامل خوردگی قطعات ناشی از ورود رطوبت به دستگاه است. اگر رطوبت وارد گوشی شد، قبل از روشن کردن گوشی از خشک بودن کامل آن اطمینان حاصل کنید.
دمای بیش از حد (مثلاً در اتومبیل) می تواند به باتری یا برد مدار الکترونیکی گوشی آسیب برساند. اگر دما خیلی پایین باشد، ممکن است صفحه نمایش خاموش شود.
تلفن های همراه آنالوگ اغلب با مشکل «کلونینگ» مواجه هستند. هنگامی که شخصی شماره شناسایی آن را رهگیری کند و بتواند به صورت رایگان با شماره های دیگر تماس بگیرد، یک تلفن "کلون شده" در نظر گرفته می شود.

در اینجا نحوه "کلون سازی" اتفاق می افتد: قبل از تماس با کسی، تلفن شما کدهای ESN و MIN خود را به شبکه پخش می کند. این کدها منحصر به فرد هستند و به لطف آنها است که شرکت می داند فاکتور تماس ها را برای چه کسی ارسال کند. وقتی تلفن شما کدهای MIN/ESN را ارسال می‌کند، کسی می‌تواند (با یک دستگاه خاص) آنها را بشنود و رهگیری کند. در صورت استفاده از این کدها در تلفن همراه دیگری، امکان تماس کاملاً رایگان از آن وجود خواهد داشت، زیرا صاحب این کدها قبض را پرداخت می کند.