Telefonen har ændret sig meget siden dens opfindelse. I dag er det ikke engang enheden, der blot overfører en persons stemme til en anden over lange afstande. I den moderne verden er dette et komplekst teknisk værktøj med kunstig intelligens, der ikke kun kan foretage opkald og sende beskeder, men også kan afspille video og lyd, få adgang til internettet, behandle store mængder information og samtidig udføre mange operationer og opgaver. Hvad ved vi om, hvordan telefonen fungerer, og hvordan den fungerer? Inden for rammerne af denne artikel vil vi forsøge at forstå dette problem.
Telefonens fødsel og udvikling
Grundlæggeren af det første apparat til transmission af information over en afstand anses for at være Samuel Morse, der opfandt telegrafen og morsekoden.
Det er vanskeligt at kalde denne enhed for en fuldgyldig telefon, da information blev transmitteret ved hjælp af kontaktlukning og specieltMorsekode, som det ofte kaldes for kort, udviklet til det.
Nogle historikere tilskriver opfindelsen af den første telefon Antonio Meucci, som han kaldte telefotofonen. Han udviklede tegningerne, men af en eller anden ukendt årsag registrerede han ikke sin skabelse. Derfor tilhører patentet Alexander Bell. Hans enhed var uden opkald og havde udadtil intet at gøre med moderne enheder.
Telefonenheden var omfangsrig og ubelejlig til forhandlinger og vejede omkring otte kilo. Dette forhindrede dog ikke dens popularisering og brede udbredelse i alle lande. I begyndelsen af det tyvende århundrede var der allerede mere end ti tusinde stationer i verden. Hver gang blev der foretaget ændringer og forbedringer af dets design, så en separat mikrofon og højttaler dukkede op i designet.
Den globale konstruktion af automatiske telefoncentraler har ført til moderniseringen af enheder. De fik et håndsæt og en disk til at ringe til abonnentens nummer. Skiven indeholdt tal og bogstaver, bortset fra bogstavet "З", da det ligner en treer. På fastnettelefoner med trykknapper er denne nummerering bevaret den dag i dag. Dette gøres slet ikke for at sende beskeder, det er nemmere at huske nummeret. De første enheder i Sovjetrusland tilhørte to virksomheder: Ericsson og Siemens. Det var telefoner uden oplader, der fungerede efter princippet om at sende og modtage simple elektriske impulser.
Trådløse telefoner dukkede op i vores land i 70'erne af det tyvendeårhundrede. De sendte et radiosignal til basen, som igen kommunikerede med en anden abonnent langs linjen gennem switches. Deres handelsnavn er "Altai", de var en prototype af mobilkommunikation. Sådan en installation vejede syv kilo. Det var ikke egnet til at bære, så det var udstyret med køretøjer til operationelle tjenester. Ophørte først med at eksistere i 2011.
I Rusland dukkede den første mobilkommunikation op i 1991, og den fungerede i henhold til NMT-standarden. De første leverandører af mobiltelefoner var Nokia og Motorola. Priserne for apparaterne var kosmiske, og kun meget rige mennesker havde råd til dem. GSM-standarden dukkede op i 1993 og slog rod i mange lande efter at have besejret sine konkurrenter. Det giver dig mulighed for at implementere en masse funktionalitet, herunder at sende korte beskeder. I første omgang skulle de sendes som servicemeddelelser, men brugerne kunne lide muligheden så meget, at det blev til en separat tjeneste for mobiloperatører.
Med fremkomsten af de bærbare enheders æra blev mobiltelefonernes enhed mere og mere kompleks, størrelsen og vægten - mindre, og mulighederne - flere. Fra giganter på tre kilo er de blevet til miniaturekommunikationsudstyr, der nemt kan passe selv i hånden på et barn. Med tiden blev det rigtige trykknap-tastatur erstattet af et virtuelt på touchskærmen. Kameraer, fingeraftryksscannere og mange andre enheder dukkede op på panelet.
Sådan fungerer analoge telefoner
Telefonenhed med dreje- og berøringsknapper er ens i tilgængelighedsammensatte blokke, men adskiller sig i princippet om drift. Enheder inkluderer følgende moduler:
- Håndsæt med mikrofon og højttaler.
- Telefon.
- Opkalder.
- Opkaldsenhed.
- Transformer.
- håndtagskontakt.
- Separerende kondensator.
- RF-modul (bærbare stationer).
Håndtaget er ansvarlig for at forbinde enheden til abonnentlinjen. I den trådløse telefonenhed er forbindelsen betinget af, at håndsættet er tændt.
Mikrofon konverterer lydbølger til elektriske signaler. Enheder er opdelt i elektrodynamisk, kondensator, kul, elektromagnetisk og piezoelektrisk. De er også opdelt i aktive og passive. Aktive danner en elektromagnetisk impuls fra lyd, passive ændrer parametrene for andre noder, hovedsageligt kapacitans og modstand. Sidstnævnte kræver en ekstra strømforsyning.
Telefonen omsætter elektriske impulser til lyd. Den elektriske strøm, der løber gennem spolerne, danner et vekslende magnetfelt, som får højttalermembranen til at vibrere. Elektrodynamiske og elektromagnetiske enheder bruger et differentielt magnetisk system, piezoelektriske enheder deformerer elementerne i membranen af lydfrekvenskilder forbundet med det.
Den kaldende enhed kan være induktion og elektronisk. Påkrævet for at underrette abonnenten om et indgående opkald. Den første, ved hjælp af strømmen, der flyder i spolerne, får angriberen til at vibrere og ramme de ringende kopper. Den elektroniske enhed behandlerinformation om det indgående signal og omdirigerer det til en fælles højttaler i form af impulser med en given frekvens, som kaldes en ringetone.
RF-modulet findes kun i den trådløse telefonenhed. Den er designet til at udveksle information mellem telefonen og modtageren via radiosignaler.
Transformatoren forbinder de enkelte talende noder med hinanden. Eliminerer også effekten af lok alt ekko i håndsættet og er ansvarlig for at matche linjeimpedansen.
En afkoblingskondensator er nødvendig for at forbinde telefonen til linjen i tilstanden til at modtage et indgående signal og vente på et udgående signal. Understøtter høj modstand mod stor indgangsspænding og lav modstand mod lille indgangsspænding.
Opkalderen er puls (disk) og elektronisk (knap). I den første variant lukker det mekaniske hjul, roterende, kontakterne og sender signaler til den automatiske telefoncentral. Deres nummer svarer til et bestemt nummer af abonnentens nummer. Elektroniske arbejder gennem integrerede kredsløb, der kunstigt genererer impulser ved hjælp af solid-state relæer og sender dem til stationens modtager. Moderne PBX'er bevarer stadig denne metode til at ringe til en abonnent, men bruger oftere toneopkald. Moderne enheder understøtter også IP-telefoni. Funktionsprincippet for toneopkald er at generere kortsigtede signaler med forudindstillede frekvenser, hvor hver værdi svarer til et bestemt antal af tallet. Enheden til at forbinde en telefon via IP-protokol involverer brugen af en udbyders server via en dedikeret internetkanal, hvorfra et opkald foretages. Mobile enheder sender radiosignaler med en given frekvens til kommunikationssystemet i mobilmaster.
Princippet for drift af enheder i kablede netværk
For at forstå mobiltelefonen fuldt ud, skal du vide, hvordan det analoge PBX-system fungerer. Selvom mobiltelefoner er komplekse digitale strukturer med integrerede kredsløb, fungerer de efter det grundlæggende princip for konventionelle fastnettelefoner.
Hver tjenesteudbyder tildeler unikke identifikationsnumre til sine kunder, hvorved de adskiller dem fra hinanden. I dette tilfælde kaldes dette nummeret på abonnenten eller tilslutningspunktet, som ledningerne passer til. Når PBX'en sender et signal, er telefonen i slukket tilstand, det vil sige, at håndsættet er på maskinen, og røret er i åben position. Når et opkald modtages fra linjen, passerer strømmen gennem den primære vikling, hvilket får kameraet til at vibrere og slå kopperne. I elektroniske systemer sker det anderledes, signalet føres til en ekstern højttaler, og ved udgangen hører vi for eksempel en melodi eller fuglesang. Efter at abonnenten har taget telefonen, lukkes opkaldsmodulet og opkaldskredsløbet, og modtagelsen åbner ved hjælp af relæet.
Opkald til en anden bruger sker i omvendt rækkefølge. En person tager telefonen, som lukker et kredsløb og afbryder et andet. Opkaldet foretages i opkaldsmodulet ved at sende impulser eller signaler til stationens omstillingsenheder. Hun genkender til gengæld numrene, kombinerer dem til et enkelt nummer, omdirigerer tilønsket punkt.
Stemmetransmission i analoge systemer opstår på grund af mikrofonmembranens vibrationer. I kul skaber det en tætning, som forårsager en forstyrrelse af spolens magnetfelt. Denne oscillation genererer en puls, der sender til en anden modtager.
Skematisk design af mobiltelefoner
Mobiltelefonenheden bør udskilles i en separat kategori, da den i sin udførelse ligner et DECT-system, men med en række forskelle. Den sender også et radiosignal til modtageren, men først krypteres det. Bruger sine egne frekvenser og kanaler til arbejdet. Men at præsentere en mobil gadget som en telefon er ikke helt korrekt. Det har længe været en multifunktionel enhed.
Hvis vi taler om ekstern ydeevne, skal følgende bemærkes:
- Formfaktor. Det kan være en folde- eller glidende krop.
- Camera.
- Mikrofon.
- Højttaler.
- Skærm.
- Keyboard.
- USB-stik.
- Batteri.
- Opladere til mobiltelefoner.
- Sim-kort.
Mange gadgets er suppleret med forskelligt tilbehør, hvilket udvider deres omfang. Skematisk diagram af den interne enhed er vist i figuren nedenfor.
På trods af dette fungerer enheden udelukkende med analoge radiosignaler, alle processer i den er fuldt digitaliserede. Dens chip inkluderer analoge og digitale blokke.
Analogt modul
Den inkluderer et middel til at modtage og sende signaler. Som regelplaceret adskilt fra den digitale node. Ifølge dens ydeevne ligner den en radiotelefon, men fungerer i henhold til GSM-standarden. Modtager og sender fungerer ikke synkront, signalet sendes med 1/8 forsinkelse. Dette giver dig mulighed for at spare batteristrøm og integrere forstærkeren med en mixer. Da enheden aldrig fungerer til at modtage og sende på samme tid, er det en slags switch, der skifter antennen fra en tilstand til en anden.
Ved modtagelse, efter at have passeret gennem kanalfilteret, forstærkes signalet af LNA'en og sendes til mixeren. Det demoduleres derefter og sendes til en analog-til-digital konverter, som konverterer det til det digitale signal, der er nødvendigt for at drive CPU'en.
Ved transmission modulerer en logisk generator digitale data til et signal. Yderligere, gennem mixeren, kommer den ind i frekvenssynthesizeren, hvorefter den passerer til kanalfilteret og forstærker en. Kun et signal med tilstrækkelig styrke føres til antennen, hvorfra den går ud i rummet.
Digit alt modul
Hovedelementet og hjernen i hele systemet er den centrale processor, som behandler al indkommende information. Chipsættet til mikrokredsløbet bruges på samme måde som en computer, men med hensyn til ydeevne og effekt kan det ikke konkurrere med det. Ud over CPU'en inkluderer denne enhed:
- En analog til digital konverter, der konverterer analoge mikrofonsignaler til digitale data.
- Tale- og kanalkoder og dekoder.
- Digital-til-analog-konverter.
- Dekoder ogencoder.
- Taleaktivitetsdetektor. Gør det muligt for noder kun at fungere, når den, der ringer op, er til stede.
- Terminal midler. Danner en kommunikationsgrænseflade med eksterne enheder såsom en pc eller telefonoplader.
- Trådløse moduler.
- Keyboard.
- Display.
- Højttaler.
- Mikrofon.
- Kameramodul.
- Flytbart lager.
- Sim-kort.
Nogle virksomheder bruger to mikrofoner. En er nødvendig for at undertrykke ekstern støj. Nogle gange bruges der også to højttalere: den ene til telefonsamtaler, den anden til at afspille musik.
Princippet for drift af mobile enheder i et mobilnetværk
Mobiltelefoner fungerer på GSM-netværket på fire frekvenser:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Systemstandarden omfatter tre hovedkomponenter:
- Base Station Subsystem (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Service and Management Center (OMC).
Enheden interagerer med basestationer (tårne). Efter at have tændt for den, begynder den at scanne netværk af dens standard, som den genkender af broadcast-id'en. Hvis tilgængelig, vælger telefonen den station, hvis signalstyrke er højere. Dernæst kommer autentificeringen. Identifikatorer er unikke SIM-kortnumre IMSI og Ki. Derefter sender autentificeringscenteret (AuC) et tilfældigt tal til enheden, som er nøglen til en speciel algoritmeedb. Samtidig udfører systemet en sådan beregning på egen hånd. Hvis resultaterne af basen og enheden matcher, er telefonen registreret på netværket.
Den unikke identifikator for enheden er dens IMEI, som er gemt i ikke-flygtig hukommelse. Dette nummer er fastsat af producenten og er hans pas. De første otte cifre i IMEI inkluderer beskrivelsen af enheden, resten er serienummeret med et kontrolciffer.
Efter vellykket registrering er telefonen klar til at udveksle signaler med basestationer. Som tidligere nævnt ligner arrangementet af telefoner fra mobiloperatører systemet med DECT-enheder, men med sine egne forskelle. Før det går i luften, krypteres mobilsignalet og opdeles i segmenter på 20 ms. Kodning udføres i henhold til EFR-standardalgoritmen ved hjælp af en offentlig nøgle. Og antennen aktiveres af en taleaktivitetsdetektor (VAD), altså når en person begynder at tale. Talediskontinuitet håndteres af codec'et ved hjælp af DTX-algoritmen. På den modtagende side behandles signalet på samme måde, men i omvendt rækkefølge.
Opladere
Opladere til mobiltelefoner er en vigtig komponent, da de holder enheden i funktion. Deres direkte formål er at reducere spændingen og strømnettet til de krævede værdier og forsyne det med batteriet. Grundlæggende er udgangsspændingen 5V, strømmen afhænger af batteriets model og kapacitet. Batteriopladningstiden afhænger også af dets styrke.
Opladere deler:
- Tiltransformer.
- Pulse.
De første er ikke bange for spændingsfald og har altid en stor strømmargin. Deres koncept er meget enkelt. Nedtrapningsspolen forsynes med netspænding, som reducerer den til de ønskede værdier. Strømmen fra den anden vikling passerer til diodebroen, hvor kondensatoren er installeret. Det fungerer som et filter mod strømstød og overtager det overskydende. Derefter sænker modstanden strømmen og overfører den til batteriet.
Pulshukommelseskredsløbet er mere komplekst og er lavet ved hjælp af dioder og transistorer.
Understøtte trådløse datatransmissionssystemer
I øjeblikket er der tre måder at overføre data på:
- Infrarød.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Den første viste sig at være ineffektiv, så den bruges ikke. De sidste to er implementeret på næsten alle enheder. Bluetooth har en kort rækkevidde og bruges hovedsageligt med det formål at organisere en kommunikationsgrænseflade med bærbare enheder til telefonen.
Wi-Fi betragtes som et mere avanceret format og bruges til at få adgang til internettet. Det skal bemærkes, at der er speciel software, der giver dig mulighed for at foretage opkald over internettet uden at bruge en mobilforbindelse. Ved hjælp af denne teknologi kan du også organisere et lok alt netværk, som flere enheder kan oprette forbindelse til på én gang og udveksle data.
Valgfrit tilbehør
Produktionsvirksomheder forsøger på alle mulige måder at tiltrække kunder til deres produkter,udvide derfor konstant rækkevidden af den tilbudte nomenklatur. Dette inkluderer:
- Sager.
- Glasbeskyttelse.
- Bærbare enheder til telefonen, såsom et headset.
- Flytbare drev.
- Multimedia.
- Smarte værktøjer.
- USB-enheder til din telefon, såsom kabler, adaptere eller opladere.
Sådanne hjælpeprogrammer udvider i høj grad mulighederne for gadgets og gør livet lettere for deres ejere.
Sammenlignende egenskaber ved moderne telefonmodeller
For at forstå, hvad moderne telefoner er, skal du se deres parametre klart. Men at overveje ét mærke er uretfærdigt. En gennemgang af en prøve vil ikke give et komplet billede, derfor blev der taget tre flagskibssmartphones fra Samsung-mærker (enheden til telefoner af dette mærke er ikke for forskellig fra andre), Apple og Xiaomi, til sammenligning og analyse. Efter priskategori stillede de sig op i følgende rækkefølge:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
At dømme efter prisen bruger iPhone avancerede teknologier, der har de højeste parametre. Samsung har dog været på markedet siden 1938 og har oparbejdet en masse erfaring. Generelt er formålet med sammenligningen ikke at identificere vinderen og besvare spørgsmålet om, hvad der er bedre - enheden af telefoner på "Android" eller på iOS-platformen. Udfordringen er at vise, hvor højt teknologien er nået.
| Parameternavne | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensioner, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Vægt, g | 208 | 201 | 189 |
| Netværkssupport | Samsung, Apple og Xiaomi-telefoner understøtter 2G, 3G, 4G-netværk | ||
| Sim-kort | 1 ikke-størrelse | 2 nanoskala | |
| Diagonal skærmstørrelse, tommer | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Skærmopløsning | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI-densitet | 458 | 516 | 403 |
| Produktionsteknologi | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Antal farver på skærmen | 16 million | 17 million | 16,7 millioner |
| System | iOS | Android | |
| CPU-producent | Apple | Samsung | Qualcomm |
| CPU-model | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Antal kerner | 6 | Der er 8 af dem i enheden på Xiaomi- og Samsung-telefoner i den generelle konfiguration, 4 for hver | |
| Frekvens, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Teknologi, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Intern hukommelse, GB | 256 | 128 | |
| Indbyggede sensorer |
|
|
|
| bagkameraopløsning, MP |
Main: 12 MP Auxiliary: 12 MP |
||
| Blændefølsomhed |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1,8 |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1,5 |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1,8 |
| Forreste kameraopløsning, MP | 7 | 8 | 5 |
| Blændefølsomhed | ƒ/2.2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Understøtter trådløs teknologi | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Satellitpositionering | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Batterikapacitet, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Beskyttelsessystemer |
|
Samsung-telefonen har kun en ansigtsscanner | Xiaomi har en fingeraftryksscanner |
Som du kan se i tabellen, er specifikationerne og enhederne på Samsung-, Xiaomi- og Apple-telefoner næsten de samme. Dette taler kun om sund konkurrence og ønsket om at gøre dit produkt bedre for brugerne. Alle producenter introducerer de nyeste teknologier, der ikke står stille og udvikler sig hurtigt.
Konklusion
Der er ikke gået lang tid siden den første telefon dukkede op. I løbet af denne periode har de udviklet sig fra et simpelt sæt dele til smarte enheder. De kombinerer mange funktioner, der tidligere var tildelt andre enheder. Og denne udvikling vil fortsætte.
