Telefon se je od svojega izuma zelo spremenil. Danes niti ni naprava, ki preprosto prenaša glas ene osebe drugemu na velike razdalje. V sodobnem svetu je to zapleteno tehnično orodje z umetno inteligenco, ki lahko ne samo kliče in pošilja sporočila, temveč tudi predvaja video in zvok, dostopa do interneta, obdeluje velike količine informacij in hkrati opravlja številne operacije in naloge. Kaj vemo o tem, kako telefon deluje in kako deluje? V okviru tega članka bomo poskušali razumeti to vprašanje.
Rojstvo in razvoj telefona
Za ustanovitelja prvega aparata za prenos informacij na daljavo velja Samuel Morse, ki je izumil telegraf in Morsejevo kodo.
To napravo je težko imenovati polnopraven telefon, saj so bili podatki posredovani z zaprtjem kontakta in posebejMorsejeva abeceda, kot jo pogosto imenujejo na kratko, je bila razvita zanjo.
Nekateri zgodovinarji izum prvega telefona pripisujejo Antoniju Meucciju, ki ga je imenoval telefotofon. Risbe je razvil, vendar iz neznanega razloga ni registriral svoje stvaritve. Zato patent pripada Alexanderu Bellu. Njegova naprava je bila brez klica in navzven ni imela nič skupnega s sodobnimi napravami.
Telefonska naprava je bila obsežna in neprimerna za pogajanja, tehtala je približno osem kilogramov. Vendar to ni preprečilo njegove popularizacije in široke distribucije v vseh državah. Do začetka dvajsetega stoletja je bilo na svetu že več kot deset tisoč postaj. Vsakič so bile njegove zasnove narejene spremembe in izboljšave, tako da sta se v njegovi zasnovi pojavila ločena mikrofon in zvočnik.
Globalna gradnja avtomatskih telefonskih central je privedla do posodobitve naprav. Dobili so slušalko in disk za klicanje naročniške številke. Številčnica je vsebovala številke in črke, razen črke "З", saj je podobna trojki. Na fiksnih telefonih s tipkami se je to oštevilčenje ohranilo do danes. To sploh ni storjeno za pošiljanje sporočil, številko si je lažje zapomniti. Prve naprave v sovjetski Rusiji so pripadale dvema podjetjema: Ericsson in Siemens. To so bili telefoni brez polnilnika, ki delujejo na principu oddajanja in sprejemanja preprostih električnih impulzov.
Brezžični telefoni so se pri nas pojavili v 70. letih 20.stoletja. Oddajali so radijski signal v bazo, ki je nato prek stikal komunicirala z drugim naročnikom vzdolž linije. Njihovo trgovsko ime je "Altai", bili so prototip mobilnih komunikacij. Takšna instalacija je tehtala sedem kilogramov. Ni bil primeren za prenašanje, zato je bil opremljen z vozili operativnih služb. prenehal obstajati šele leta 2011.
V Rusiji se je prva mobilna komunikacija pojavila leta 1991 in je delovala po standardu NMT. Prva dobavitelja mobilnih telefonov sta bili Nokia in Motorola. Cene naprav so bile kozmične in so si jih lahko privoščili le zelo bogati ljudje. Standard GSM se je pojavil leta 1993 in se je, ko je premagal svoje konkurente, ukoreninil v mnogih državah. Omogoča vam izvajanje številnih funkcij, vključno s pošiljanjem kratkih sporočil. Sprva naj bi jih pošiljali kot obvestila o storitvah, vendar je bila uporabnikom ta možnost tako všeč, da se je spremenila v ločeno storitev mobilnih operaterjev.
Z nastopom ere prenosnih naprav je postajala naprava mobilnih telefonov vse bolj zapletena, velikost in teža - manjša, možnosti - več. Iz trikilogramskih velikanov so postali miniaturna komunikacijska oprema, ki zlahka sede tudi v otroško roko. Sčasoma je pravo tipko tipkovnico zamenjala navidezna na zaslonu na dotik. Na plošči so se pojavile kamere, skenerji prstnih odtisov in številne druge naprave.
Kako delujejo analogni telefoni
Rotacijska telefonska naprava in telefonska naprava na dotik, podobna po razpoložljivostikompozitnih blokov, vendar se razlikuje po načelu delovanja. Enote vključujejo naslednje module:
- Slušalka z mikrofonom in zvočnikom.
- Telefon.
- Klicatelj.
- Klicna enota.
- Transformer.
- Stikalo vzvoda.
- Ločevalni kondenzator.
- RF modul (prenosne postaje).
Vzvodno stikalo je odgovorno za priključitev naprave na naročniško linijo. V brezžični telefonski napravi je povezava odvisna od vklopa slušalke.
Mikrofon pretvarja zvočne valove v električne signale. Naprave delimo na elektrodinamične, kondenzatorske, premogovne, elektromagnetne in piezoelektrične. Delimo jih tudi na aktivne in pasivne. Aktivni tvorijo elektromagnetni impulz iz zvoka, pasivni spreminjajo parametre drugih vozlišč, predvsem kapacitivnost in upor. Slednji zahtevajo dodatno napajanje.
Telefon prevaja električne impulze v zvok. Električni tok, ki teče skozi tuljave, tvori izmenično magnetno polje, zaradi česar membrana zvočnika vibrira. Elektrodinamične in elektromagnetne naprave uporabljajo diferencialni magnetni sistem, piezoelektrične naprave deformirajo elemente membrane zvočnih frekvenčnih virov, ki so povezani z njim.
Klicna enota je lahko indukcijska in elektronska. Obvezno obvestiti naročnika o dohodnem klicu. Prvi s pomočjo toka, ki teče v tuljavah, povzroči, da udarec vibrira in udari v zvoneče skodelice. Elektronska enota obdelujeinformacije o dohodnem signalu in ga preusmeri na skupni zvočnik v obliki impulzov določene frekvence, ki se imenuje melodija zvonjenja.
RF modul je prisoten samo v enoti za brezžični telefon. Zasnovan je za izmenjavo informacij med telefonom in sprejemnikom prek radijskih signalov.
Transformator povezuje posamezna govorna vozlišča med seboj. Prav tako odpravlja učinek lokalnega odmeva v slušalki in je odgovoren za ujemanje z impedanco linije.
Za priključitev telefona na linijo v načinu sprejema dohodnega signala in čakanja na odhodnega je potreben ločevalni kondenzator. Podpira visoko odpornost na veliko vhodno napetost in nizko odpornost na majhno vhodno napetost.
Klicalnik je impulzni (disk) in elektronski (gumb). V prvi varianti mehansko kolo, ki se vrti, zapre kontakte in pošilja signale na avtomatsko telefonsko centralo. Njihova številka ustreza določeni številki naročnikove številke. Elektronski delujejo prek integriranih vezij, ki s pomočjo polprevodniških relejev umetno generirajo impulze in jih pošiljajo sprejemniku postaje. Sodobne centralne telefonske centrale še vedno ohranjajo to metodo klicanja naročnika, vendar pogosteje uporabljajo tonsko klicanje. Sodobne naprave podpirajo tudi IP-telefonijo. Načelo delovanja tonskega klicanja je generiranje kratkotrajnih signalov prednastavljenih frekvenc, katerih vsaka vrednost ustreza določenemu številu. Naprava za povezovanje telefona preko IP protokola vključuje uporabo strežnika ponudnika preko namenskega internetnega kanala, iz katerega poteka klic. Mobilne naprave pošiljajo radijske signale določene frekvence v komunikacijski sistem stolpnic.
Načelo delovanja naprav v žičnih omrežjih
Da bi v celoti razumeli mobilni telefon, morate vedeti, kako deluje analogni PBX sistem. Čeprav so mobilni telefoni zapletene digitalne strukture z integriranimi vezji, delujejo po osnovnem principu običajnih fiksnih telefonov.
Vsak ponudnik storitev svojim strankam dodeli edinstvene identifikacijske številke, po katerih jih razlikuje med seboj. V tem primeru se to imenuje številka naročnika ali priključna točka, na katero se žice prilegajo. Ko PBX pošlje signal, je telefon v izklopljenem stanju, to pomeni, da je slušalka na napravi in stikalo za kljuko je v odprtem položaju. Ko je iz linije prejet klic, tok teče skozi primarno navitje, zaradi česar odmik vibrira in premaga skodelice. V elektronskih sistemih se to dogaja drugače, signal se dovaja na zunanji zvočnik, na izhodu pa slišimo na primer melodijo ali ptičje petje. Ko naročnik dvigne telefon, se klicni modul in klicni krog zapreta, sprejem pa se odpre s pomočjo releja.
Klicanje drugega uporabnika poteka v obratnem vrstnem redu. Oseba dvigne telefon, kar zapre en tokokrog in odklopi drugega. Klic se izvede v klicnem modulu s pošiljanjem impulzov ali signalov stikalnim napravam postaje. Ona pa prepozna številke, jih združi v eno številko, preusmeri naželena točka.
Glasovni prenos v analognih sistemih nastane zaradi vibracij membrane mikrofona. V premogu ustvari tesnilo, ki povzroči motenje magnetnega polja tuljave. To nihanje ustvari impulz, ki se pošlje drugemu sprejemniku.
Shematsko oblikovanje mobilnih telefonov
Napravo mobilnega telefona je treba izpostaviti v ločeno kategorijo, saj je po svoji izvedbi podobna sistemu DECT, vendar s številnimi razlikami. Oddaja tudi radijski signal do sprejemnika, vendar je najprej šifriran. Za delo uporablja lastne frekvence in kanale. Toda predstavljanje mobilnega pripomočka kot telefona ni povsem pravilno. Že dolgo je večnamenska naprava.
Če govorimo o zunanji izvedbi, je treba opozoriti na naslednje:
- Faktor oblike. Lahko je zložljivo ali drsno telo.
- Fotoaparat.
- mikrofon.
- zvočnik.
- Zaslon.
- tipkovnica.
- priključek USB.
- Baterija.
- polnilniki za mobilne telefone.
- Sim kartica.
Številni pripomočki so dopolnjeni z različnimi dodatki, kar širi njihov obseg. Shematski diagram notranje naprave je prikazan na spodnji sliki.
Kljub temu naprava deluje izključno z analognimi radijskimi signali, vsi procesi v njej so v celoti digitalizirani. Njegov čip vključuje analogne in digitalne bloke.
Analogni modul
Vključuje sredstvo za sprejemanje in oddajanje signalov. Ponavadinahaja ločeno od digitalnega vozlišča. Po svojem delovanju je podoben radiotelefonu, vendar deluje po standardu GSM. Sprejemnik in oddajnik ne delujeta sinhrono, signal se pošlje z 1/8 zakasnitvijo. To vam omogoča prihranek energije baterije in integracijo ojačevalnika z mešalnikom. Ker naprava nikoli ne deluje hkrati za sprejem in oddajanje, je nekakšno stikalo, ki preklaplja anteno iz enega načina v drugega.
Ob sprejemu, po prehodu skozi kanalski filter, se signal ojača z LNA in pošlje v mešalnik. Nato se demodulira in pošlje v analogno-digitalni pretvornik, ki ga pretvori v digitalni signal, potreben za napajanje CPE.
Pri prenosu logični generator modulira digitalne podatke v signal. Nadalje skozi mešalnik vstopi v frekvenčni sintetizator, po katerem preide na kanalski filter in ojačan. V anteno se dovaja samo signal zadostne moči, od koder gre v vesolje.
Digitalni modul
Glavni element in možgani celotnega sistema je centralni procesor, ki obdeluje vse dohodne informacije. Čipset mikrovezja se uporablja podobno kot računalniški, vendar mu po zmogljivosti in moči ne more konkurirati. Poleg CPU-ja ta enota vključuje:
- Analogno-digitalni pretvornik, ki pretvarja analogne mikrofonske signale v digitalne podatke.
- Kodirnik in dekodirnik govora in kanala.
- Digitalno-analogni pretvornik.
- Dekodirnik inkodirnik.
- Detektor govorne dejavnosti. Omogoča delovanje vozlišč samo, če je prisoten govor klicatelja.
- Terminalna sredstva. Oblikuje komunikacijski vmesnik z zunanjimi napravami, kot je računalnik ali telefonski polnilnik.
- Brezžični moduli.
- tipkovnica.
- Prikaz.
- zvočnik.
- mikrofon.
- Modul kamere.
- Odstranljiv pomnilnik.
- Sim kartica.
Nekatera podjetja uporabljajo dva mikrofona. Ena je potrebna za zatiranje zunanjega hrupa. Včasih se uporabljata tudi dva zvočnika: eden za telefonske pogovore, drugi za predvajanje glasbe.
Načelo delovanja mobilnih naprav v mobilnem omrežju
Mobilni telefoni delujejo v omrežju GSM na štirih frekvencah:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Sistemski standard vključuje tri glavne komponente:
- Podsistem bazne postaje (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Center za storitve in upravljanje (OMC).
Naprava komunicira z baznimi postajami (stolpi). Po vklopu začne skenirati omrežja svojega standarda, ki jih prepozna po identifikatorju oddajanja. Če je na voljo, telefon izbere postajo, katere moč signala je višja. Sledi preverjanje pristnosti. Identifikatorji so edinstveni številki kartice SIM IMSI in Ki. Nato center za preverjanje pristnosti (AuC) pošlje napravi naključno številko, ki je ključna za poseben algoritemračunalništvo. Hkrati sistem sam izvede tak izračun. Če se rezultati baze in naprave ujemajo, je telefon registriran v omrežju.
Edinstven identifikator naprave je njen IMEI, ki je shranjen v nehlapnem pomnilniku. To številko določi proizvajalec in je njegov potni list. Prvih osem števk IMEI vključuje opis naprave, ostale so serijska številka s kontrolno številko.
Po uspešni registraciji je telefon pripravljen za izmenjavo signalov z baznimi postajami. Kot smo že omenili, je razporeditev telefonov mobilnih operaterjev podobna sistemu naprav DECT, vendar ima svoje razlike. Pred oddajanjem v eter se mobilni signal šifrira in razdeli na segmente po 20 ms. Kodiranje se izvede po standardnem algoritmu EFR z uporabo javnega ključa. In anteno aktivira detektor govorne aktivnosti (VAD), to je, ko oseba začne govoriti. Prekinitev govora obravnava kodek z uporabo algoritma DTX. Na sprejemni strani se signal obdela na enak način, vendar v obratnem vrstnem redu.
polnilniki
Polnilniki za mobilne telefone so pomemben sestavni del, saj ohranjajo delovanje naprave. Njihov neposredni namen je zmanjšati napetost in tok električnega omrežja na zahtevane vrednosti in ga oskrbeti z baterijo. V bistvu je izhodna napetost 5V, tok je odvisen od modela in kapacitete baterije. Čas polnjenja baterije je odvisen tudi od njene moči.
Delež polnilnikov:
- Vklopljenotransformator.
- Pulse.
Prvi se ne bojijo padcev napetosti in imajo vedno veliko tokovno rezervo. Njihov koncept je zelo preprost. Stopniška tuljava se napaja z omrežno napetostjo, ki jo zmanjša na želene vrednosti. Tok iz drugega navitja prehaja na diodni most, kjer je nameščen kondenzator. Deluje kot filter proti prenapetostim in prevzame presežek. Nato upor zniža tok in ga prenese na baterijo.
Pomnilniško vezje impulzov je bolj zapleteno in je izdelano z uporabo diod in tranzistorjev.
Podpora za sisteme brezžičnega prenosa podatkov
Trenutno obstajajo trije načini za prenos podatkov:
- Infrardeči.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Prvi se je izkazal za neučinkovitega, zato se ne uporablja. Zadnja dva sta implementirana na skoraj vseh napravah. Bluetooth ima kratek doseg in se uporablja predvsem za organizacijo komunikacijskega vmesnika s prenosnimi napravami za telefon.
Wi-Fi velja za naprednejšo obliko in se uporablja za dostop do interneta. Treba je opozoriti, da obstaja posebna programska oprema, ki omogoča klicanje prek interneta brez uporabe mobilne povezave. Prav tako lahko s to tehnologijo organizirate lokalno omrežje, na katerega se lahko poveže več naprav hkrati in izmenjuje podatke.
izbirna dodatna oprema
Proizvodna podjetja poskušajo na vse možne načine pritegniti stranke k svojim izdelkom,zato nenehno širijo obseg ponujene nomenklature. To vključuje:
- Zadevi.
- Zaščita stekla.
- Prenosne naprave za telefon, kot so slušalke.
- Odstranljivi pogoni.
- Multimedija.
- Pametna orodja.
- USB naprave za vaš telefon, kot so kabli, adapterji ali polnilci.
Takšni pripomočki močno razširijo zmogljivosti pripomočkov in olajšajo življenje njihovim lastnikom.
Primerjalne značilnosti sodobnih modelov telefonov
Da bi razumeli, kaj so sodobni telefoni, morate jasno videti njihove parametre. Toda upoštevanje ene znamke je nepošteno. Pregled enega vzorca ne bo dal popolne slike, zato so bili za primerjavo in analizo vzeti trije vodilni pametni telefoni blagovnih znamk Samsung (naprava telefonov te znamke se ne razlikuje preveč od drugih), Apple in Xiaomi. Po cenovni kategoriji so se zvrstili v naslednjem vrstnem redu:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Glede na ceno iPhone uporablja napredne tehnologije, ki imajo najvišje parametre. Vendar je Samsung na trgu že od leta 1938 in si je nabral veliko izkušenj. Na splošno namen primerjave ni identificirati zmagovalca in odgovoriti na vprašanje, kateri je boljši - naprava telefonov na "Android" ali na platformi iOS. Izziv je pokazati, kako visoko je tehnologija prišla.
| Imena parametrov | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Dimenzije, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Teža, g | 208 | 201 | 189 |
| omrežna podpora | Telefoni Samsung, Apple in Xiaomi podpirajo omrežja 2G, 3G, 4G | ||
| Sim kartice | 1 brez velikosti | 2 nanoskala | |
| Diagonalna velikost zaslona, palci | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Ločljivost zaslona | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| gostota DPI | 458 | 516 | 403 |
| Proizvodna tehnologija | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Število barv na zaslonu | 16 milijonov | 17 milijonov | 16,7 milijona |
| Sistem | iOS | Android | |
| proizvajalec procesorja | Apple | Samsung | Qualcomm |
| model CPE | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Število jeder | 6 | V napravi telefonov Xiaomi in Samsung jih je 8 v splošni konfiguraciji, 4 za vsako | |
| Frekvenca, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tehnologija, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Notranji pomnilnik, GB | 256 | 128 | |
| Vgrajeni senzorji |
|
|
|
| Ločljivost zadnje kamere, MP |
glavna: 12 MP Pomožna: 12 MP |
||
| Občutljivost zaslonke |
glavno: ƒ/2.4 pomožno: ƒ/1,8 |
glavno: ƒ/2.4 pomožno: ƒ/1,5 |
glavno: ƒ/2.4 pomožno: ƒ/1,8 |
| Ločljivost sprednje kamere, MP | 7 | 8 | 5 |
| Občutljivost zaslonke | ƒ/2,2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Podpira brezžično tehnologijo | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Satelitsko pozicioniranje | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Zmogljivost baterije, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Zaščitni sistemi |
|
Telefon Samsung ima samo optični bralnik obrazov | Xiaomi ima skener prstnih odtisov |
Kot lahko vidite iz tabele, so specifikacije in naprave telefonov Samsung, Xiaomi in Apple skoraj enake. To samo govori o zdravi konkurenci in želji po izboljšanju vašega izdelka za uporabnike. Vsi proizvajalci uvajajo najnovejše tehnologije, ki ne mirujejo in se hitro razvijajo.
Sklep
Od pojava prvega telefona ni minilo veliko časa. V tem obdobju so se iz preprostega nabora delov razvili v pametne naprave. Združujejo številne funkcije, ki so bile prej dodeljene drugim napravam. In ta razvoj se bo nadaljeval.
