Как работает сотовый телефон

Общаться на расстоянии люди научились довольно давно. В древние времена с вестями посылали гонцов, немного позже активно стали писать письма. Сейчас, чтобы поговорить с далёким собеседником, достаточно позвонить по телефону. Но главным условием такого звонка является наличие мобильного устройства у абонента и его потенциального собеседника. Но вот интересно, посредством чего происходит связь, если между телефонами нет проводов? В этой статье подробно рассмотрим, как же работает мобильный телефон.

Принцип работы мобильных устройств в сотовой сети

Мобильный телефон – это своеобразный приёмо-передатчик, который работает на одной из частот диапазона 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц и 1900МГц. При этом передача и приём сигнала разнесена по разным частотам. Вся система под названием GSM включает три основных компонента.

• Подсистема базовых станций;
• Подсистема коммуникации;
• Центр управления и обслуживания.

Если объяснять это простыми словами, то принцип работы такой. Мобильное устройство взаимодействует с сетью мобильных вышек или базовых станций. Такие вышки чаще всего устанавливают на специальных наземных вышках, крышах жилых домов, а также других арендованных зданий. Также они могут располагаться на промышленных трубах и трубах котельных.

Телефон сразу после включения и даже в выключенном состоянии , но с вставленным аккумулятором, постоянно сканирует эфир, в писках сигнала своей базовой станции. Этот сигнал определяется по особому идентификатору, который задаётся вставленной сим-картой. Если какие-то сигналы в радиусе действия есть, то мобильником выбирается максимально сильный, после чего базовой станции посылается запрос на регистрацию в сети. Этот процесс считается авторизацией в системе.

Каждая сим-карта, вставленная в мобильное устройство, наделена своими уникальными идентификаторами  IMSI. При регистрации мобильника в сети данные передаются на базовую станцию, а именно в центр идентификации. Далее этот центр передаёт на телефон некое секретное число, которое является своеобразным кодом и нужно для вычислений по особому алгоритму. Такие вычисления проводятся одновременно на мобильнике и в центре идентификации, если данные совпадают, то телефон присоединяется к сети.

Для мобильных телефонов идентификатором является уникальный номер  IMEI, состоящий из 15 цифр в десятичном формате.

IMEI хранится в памяти мобильного аппарата. Стоит знать, что в устаревших моделях мобильников этот номер нетрудно изменить при помощи специальной программы, в современных смартфонах эти данные дублируются. Один экземпляр хранится в памяти, которую можно изменять, а вот дубликат находится в памяти ОТР, которую перепрограммировать невозможно.

https://www.youtube.com/watch?v=4HfABc0hdwA

По IMEI любое мобильное устройство легко отследить в сети. Это очень полезная функция, так как при краже мобильного устройства его можно отследить и изъять у злоумышленника. Если же номер изменили, то шансы найти мобильник почти равны нулю.

Стоит знать, что IMEI может быть повреждён в случае сбоя программного обеспечения или неправильного обновления программы. В этом случае устройство становится непригодным для работы. Вот тут нужна помощь специалистов, чтобы восстановить всю информацию и вернуть работоспособность мобильнику.

Чтобы сотовый телефон работал, в него следует вставить сим-карту. После этого телефон начинает проверять доступность частот, которых около 160. Из них выбирается 6 наиболее мощных сигналов, и данные записываются на сим-карту.

После того, как абонент кому-то позвонил, мобильник передаёт информацию на базовую станцию с самым сильным сигналом. Оператор распознаёт симку и автоматически находит свободный канал для связи. Всё это занимает всего лишь несколько секунд.

Схематическое исполнение мобильных телефонов

Схема каждого мобильного телефона очень сложная. Так простому обывателю даже трудно представить, как можно на одном миллиметре процессора разместить миллионы транзисторов, пусть и миниатюрного размера. Так мало того, все эти детали должны обеспечит слаженную работу мобильного устройства.

Рассмотрим основные составляющие мобильных устройств и их предназначение.

1. Процессор. На схемах он обозначен аббревиатурой CPU или RAPIDO. Именно эта деталь и является мозговым центром любого мобильника.
2. Флешка. Это не что иное, как карта памяти. В схемах обозначается словом flash, но могут быть обозначения mem, memory. Чаще всего она прямоугольной формы, в зависимости от модели мобильного устройства может иметь разные габариты и объём памяти.
3. Контролёр питания. Он может быть отмечен на схеме как betty, retu, tahvo или UEM. Это миниатюрные микросхемы квадратной формы.
4. Передатчик и приёмник сигнала. Помечается на схеме как RF chip & GSM FEM. Такие передатчики могут быть похожи между собой, но у них отличаются последние цифры в маркировке.
5. У некоторых мобильников предусмотрен терморезистор и предохранитель.

Большая часть современных мобильных телефонов может работать в различных стандартах. Это позволяет без проблем пользоваться услугами роуминга в сетях разных мобильных операторов.

Как только абонент пересекает границу, на его мобильном устройстве высвечивается уведомление, что он находится в роуминге. Стоит помнить, что за эту услугу чаще всего взимается довольно большая сумма.

Что такое базовая станция и как она работает

Базовой станцией называется комплекс специальной радиопередающей аппаратуры, к которой относятся пе6редатчики, приёмники и ретрансляторы, которые осуществляют связь с мобильным устройством абонента. Каждая базовая станция стандарта GSM рассчитана на 12 передатчиков, каждый из которых может поддерживать связь между 8 разговаривающими абонентами. Комплекс таких станций, расположенных рядом, образует так называемую соту.

Базовые станции соединяются со специальным коммутатором посредством контроллёра базовых станций. Коммутатор и контролёр устанавливаются в одном помещении и соединяются прямой оптической линией. Подключение проводится через транспортную сеть, которая работает на базе радиорелейных, медных и волоконно-оптических линий.

В ряде стран мобильные вышки оригинально маскируют под деревья и иную растительность, что позволяет не нарушать общий пейзаж.

Зона покрытия каждой отдельно взятой базовой станции напрямую зависит от высоты установки антенны, рельефа населённого пункта и различных препятствий на пути к мобильному устройству абонента. В результате постепенного роста абонентской базы максимальной пропускной способности базовой станции может не хватать, в таком случае при попытке позвонить абонент видит на экране уведомление, что сеть занята. если такие случаи возникают часто, то оператор может принять решение, установить дополнительные мобильные вышки в местах повышенной нагрузки.

В городских условиях иногда встречаются такие участки, где телекоммуникационной компании требуется локально подключить определённый объект с большим количеством трафика. Сюда относятся станции метро, крупные городские улицы и крупные торговые комплексы. В таком случае используется оборудование малой мощности, такое как микросоты и пикосоты. Это оборудование можно размещать даже на небольшой высоте, к примеру, на жилых домах или фонарях освещения.

Когда необходимо обеспечить качественное покрытие внутри закрытых зданий, используются небольшие пикосотовые базовые станции.

Как происходит сам разговор

Сам телефонный разговор – это довольно сложный процесс. При разговоре голос абонента разбивается на небольшие отрезки продолжительностью 20 миллисекунд, а потом преобразовывается в особый цифровой сигнал. После этого данные кодируются при помощи особой системы. После этого зашифрованные сигналы подвергаются обработке повторно, это необходимо для устранения постороннего шума.

У многих сотовых операторов есть ограничение по длительности разговоров. Чаще всего общаться можно не больше 30 минут, после чего разговор автоматически прерывается и требуется перезванивать.

Современные мобильные телефоны служат не только для общения абонентов между собой. В этом небольшом устройстве есть встроенные часы, калькулятор, будильник, календарь и фонарик. Помимо этого смартфоны имеют фотоаппарат, с высоким разрешением камеры, выход в интернет, а также музыкальный плеер. При помощи современного смартфона можно не только общаться, но и вести переписку в электронной почте, смотреть любимые фильмы и слушать музыку.

Автор

Татьяна

Слежу за новостями на рынке мобильных услуг. Всегда в курсе последних событий