Telefón sa od svojho vynálezu veľmi zmenil. Dnes to nie je ani zariadenie, ktoré jednoducho prenáša hlas jednej osoby na druhú na veľké vzdialenosti. V modernom svete ide o komplexný technický nástroj s umelou inteligenciou, ktorý dokáže nielen volať a posielať správy, ale aj prehrávať video a zvuk, pristupovať na internet, spracovávať veľké množstvo informácií a súčasne vykonávať množstvo operácií a úloh. Čo vieme o tom, ako telefón funguje a ako funguje? V rámci tohto článku sa pokúsime porozumieť tejto problematike.
Zrod a vývoj telefónu
Za zakladateľa prvého prístroja na prenos informácií na diaľku sa považuje Samuel Morse, ktorý vynašiel telegraf a Morseovu abecedu.
Je ťažké nazvať toto zariadenie plnohodnotným telefónom, pretože informácie boli prenášané pomocou uzavretia kontaktu a špeciálneMorseova abeceda, ako sa jej často skrátene hovorí, bola vyvinutá práve pre ňu.
Niektorí historici pripisujú vynález prvého telefónu Antoniovi Meuccimu, ktorý nazval telefotofón. Kresby rozvíjal, no svoj výtvor z neznámeho dôvodu nezaregistroval. Patent teda patrí Alexandrovi Bellovi. Jeho zariadenie bolo bez hovoru a navonok nemalo nič spoločné s modernými zariadeniami.
Telefónne zariadenie bolo objemné a nepohodlné na vyjednávanie, vážilo asi osem kilogramov. To však nebránilo jeho popularizácii a širokej distribúcii vo všetkých krajinách. Na začiatku dvadsiateho storočia už bolo na svete viac ako desaťtisíc staníc. Zakaždým sa v jeho dizajne urobili zmeny a vylepšenia, takže sa v jeho dizajne objavil samostatný mikrofón a reproduktor.
Globálna výstavba automatických telefónnych ústrední viedla k modernizácii zariadení. Dostali slúchadlo a disk na vytáčanie účastníckeho čísla. Ciferník obsahoval čísla a písmená, okrem písmena „З“, keďže pripomína trojku. Na tlačidlových pevných telefónoch sa toto číslovanie zachovalo dodnes. Pri odosielaní správ sa to vôbec nerobí, je jednoduchšie si zapamätať číslo. Prvé zariadenia v sovietskom Rusku patrili dvom spoločnostiam: Ericsson a Siemens. Išlo o telefóny bez nabíjačky fungujúce na princípe vysielania a prijímania jednoduchých elektrických impulzov.
Bezdrôtové telefóny sa u nás objavili v 70. rokoch 20.storočí. Vysielali rádiový signál na základňu, ktorá zase komunikovala s ďalším účastníkom pozdĺž linky cez prepínače. Ich obchodný názov je „Altaj“, boli prototypom mobilnej komunikácie. Takáto inštalácia vážila sedem kilogramov. Nebol vhodný na prenášanie, preto bol vybavený vozidlami operačných služieb. Prestal existovať až v roku 2011.
V Rusku sa prvá mobilná komunikácia objavila v roku 1991 a fungovala podľa štandardu NMT. Prvými dodávateľmi mobilných telefónov boli Nokia a Motorola. Ceny za zariadenia boli kozmické a mohli si ich dovoliť len veľmi bohatí ľudia. Štandard GSM sa objavil v roku 1993 a po porážke svojich konkurentov sa zakorenil v mnohých krajinách. Umožňuje vám implementovať množstvo funkcií vrátane odosielania krátkych správ. Pôvodne sa mali odosielať ako upozornenia služby, no používateľom sa táto možnosť natoľko zapáčila, že sa zmenila na samostatnú službu mobilných operátorov.
S príchodom éry prenosných zariadení sa mobilné telefóny stávajú čoraz zložitejšími, veľkosť a hmotnosť sú menšie a možnosti sú väčšie. Z trojkilogramových obrov sa stali miniatúrne komunikačné zariadenia, ktoré sa bez problémov zmestia aj do ruky dieťaťa. Pravú tlačidlovú klávesnicu časom nahradila virtuálna na dotykovom displeji. Na paneli sa objavili fotoaparáty, snímače odtlačkov prstov a mnoho ďalších zariadení.
Ako fungujú analógové telefóny
Telefónne zariadenie s otočným a dotykovým vytáčaním podobné v dostupnostikompozitné bloky, ale líšia sa princípom fungovania. Jednotky obsahujú nasledujúce moduly:
- Slúchadlo s mikrofónom a reproduktorom.
- Telefón.
- Volajú.
- Vytáčacia jednotka.
- Transformátor.
- Pákový spínač.
- Oddeľovací kondenzátor.
- RF modul (prenosné stanice).
Pákový prepínač je zodpovedný za pripojenie zariadenia k účastníckej linke. V bezdrôtovom telefónnom zariadení je pripojenie podmienené zapnutím slúchadla.
Mikrofón prevádza zvukové vlny na elektrické signály. Zariadenia sa delia na elektrodynamické, kondenzátorové, uhoľné, elektromagnetické a piezoelektrické. Tiež sa delia na aktívne a pasívne. Aktívne tvoria elektromagnetický impulz zo zvuku, pasívne menia parametre ostatných uzlov, hlavne kapacitu a odpor. Posledne menované vyžadujú dodatočné napájanie.
Telefón premieňa elektrické impulzy na zvuk. Elektrický prúd pretekajúci cievkami vytvára striedavé magnetické pole, ktoré spôsobuje vibrácie membrány reproduktora. Elektrodynamické a elektromagnetické zariadenia používajú diferenciálny magnetický systém, piezoelektrické zariadenia deformujú prvky membrány zdrojov zvukových frekvencií, ktoré sú s ním spojené.
Vyvolávacia jednotka môže byť indukčná a elektronická. Povinné upozorniť účastníka na prichádzajúci hovor. Prvý pomocou prúdu tečúceho v cievkach rozvibruje úderník a narazí na zvoniace misky. Elektronická jednotka spracovávainformácie o prichádzajúcom signáli a presmeruje ho do bežného reproduktora vo forme impulzov danej frekvencie, čo sa nazýva zvonenie.
RF modul sa nachádza iba v jednotke bezdrôtového telefónu. Je určený na výmenu informácií medzi telefónom a prijímačom prostredníctvom rádiových signálov.
Transformátor spája jednotlivé hovoriace uzly navzájom. Tiež eliminuje efekt lokálnej ozveny v slúchadle a je zodpovedný za prispôsobenie sa impedancii linky.
Na pripojenie telefónu k linke v režime príjmu prichádzajúceho signálu a čakania na odchádzajúci je potrebný oddeľovací kondenzátor. Podporuje vysokú odolnosť voči veľkému vstupnému napätiu a nízky odpor voči nízkemu vstupnému napätiu.
Vytáčanie je pulzné (disk) a elektronické (tlačidlo). V prvom variante mechanické koliesko, otáčajúce sa, uzatvára kontakty a vysiela signály do automatickej telefónnej ústredne. Ich počet zodpovedá konkrétnemu číslu predplatiteľského čísla. Elektronické fungujú cez integrované obvody, ktoré umelo generujú impulzy pomocou polovodičových relé a posielajú ich do prijímača stanice. Moderné ústredne si stále zachovávajú tento spôsob volania účastníka, ale častejšie využívajú tónovú voľbu. Moderné zariadenia podporujú aj IP telefóniu. Princípom fungovania tónovej voľby je generovanie krátkodobých signálov prednastavených frekvencií, ktorých každá hodnota zodpovedá určitému číslu čísla. Zariadenie na pripojenie telefónu cez IP protokol zahŕňa použitie servera poskytovateľa cez vyhradený internetový kanál, z ktorého sa uskutočňuje hovor. Mobilné zariadenia odosielajú rádiové signály danej frekvencie do komunikačného systému mobilných veží.
Princíp fungovania zariadení v káblových sieťach
Aby ste plne porozumeli mobilnému telefónu, potrebujete vedieť, ako funguje analógový systém PBX. Hoci mobilné telefóny sú zložité digitálne štruktúry s integrovanými obvodmi, fungujú na základnom princípe bežných pevných telefónov.
Každý poskytovateľ služieb prideľuje svojim zákazníkom jedinečné identifikačné čísla, ktorými ich od seba odlišuje. V tomto prípade sa to nazýva číslo účastníka alebo bod pripojenia, ku ktorému sa káble hodia. Keď PBX vyšle signál, telefón je vo vypnutom stave, to znamená, že slúchadlo je na prístroji a vypínač je v otvorenej polohe. Keď je z linky prijatý hovor, prúd prechádza cez primárne vinutie, čo spôsobuje, že vačka vibruje a bije poháre. V elektronických systémoch sa to deje inak, signál sa privádza do externého reproduktora a na výstupe počujeme napríklad melódiu alebo spev vtákov. Keď účastník zdvihne telefón, modul hovoru a vytáčací okruh sa zatvoria a príjem sa otvorí pomocou relé.
Volanie inému používateľovi prebieha v opačnom poradí. Človek zdvihne telefón, čím sa jeden okruh uzavrie a druhý odpojí. Volanie sa uskutočňuje vo vytáčacom module vyslaním impulzov alebo signálov do spínacích zariadení stanice. Ona zase rozpoznáva čísla, kombinuje ich do jedného čísla a presmeruje napožadovaný bod.
K prenosu hlasu v analógových systémoch dochádza v dôsledku vibrácií membrány mikrofónu. V uhlí vytvára tesnenie, ktoré spôsobuje poruchu magnetického poľa cievky. Táto oscilácia generuje impulz, ktorý sa odošle do iného prijímača.
Schématický dizajn mobilných telefónov
Zariadenie mobilného telefónu by sa malo zaradiť do samostatnej kategórie, pretože svojím prevedením pripomína systém DECT, no s množstvom rozdielov. Do prijímača vysiela aj rádiový signál, ktorý je však najskôr zakódovaný. Na prácu používa svoje vlastné frekvencie a kanály. Ale prezentovať mobilný gadget ako telefón nie je úplne správne. Už dlho je to multifunkčné zariadenie.
Ak hovoríme o externom výkone, potom by ste si mali uvedomiť nasledovné:
- Formálny faktor. Môže to byť skladacie alebo posuvné telo.
- Fotoaparát.
- Mikrofón.
- Rečník.
- Obrazovka.
- Klávesnica.
- USB konektor.
- Batéria.
- Nabíjačky pre mobilné telefóny.
- Sim karta.
Mnohé vychytávky sú doplnené o rôzne doplnky, ktoré rozširujú ich záber. Schematický diagram vnútorného zariadenia je znázornený na obrázku nižšie.
Napriek tomu zariadenie pracuje výhradne s analógovými rádiovými signálmi, všetky procesy v ňom sú plne digitalizované. Jeho čip obsahuje analógové a digitálne bloky.
Analógový modul
Zahŕňa prostriedky na príjem a prenos signálov. Zvyčajneumiestnené oddelene od digitálneho uzla. Podľa výkonu pripomína rádiotelefón, no funguje podľa štandardu GSM. Prijímač a vysielač nepracujú synchrónne, signál je odosielaný s 1/8 oneskorením. To vám umožní šetriť energiu batérie a integrovať zosilňovač s mixérom. Keďže zariadenie nikdy nepracuje na príjem a vysielanie súčasne, ide o akýsi prepínač, ktorý prepína anténu z jedného režimu do druhého.
Pri príjme, po prechode cez kanálový filter, je signál zosilnený LNA a odoslaný do mixpultu. Potom sa demoduluje a odošle do analógovo-digitálneho prevodníka, ktorý ho prevedie na digitálny signál potrebný na napájanie CPU.
Pri prenose moduluje logický generátor digitálne dáta na signál. Ďalej cez mixér vstupuje do frekvenčného syntetizátora, po ktorom prechádza do kanálového filtra a zosilňuje. Len dostatočne silný signál sa privádza do antény, odkiaľ ide do vesmíru.
Digitálny modul
Hlavným prvkom a mozgom celého systému je centrálny procesor, ktorý spracováva všetky prichádzajúce informácie. Čipová súprava mikroobvodu sa používa podobne ako počítačová, ale z hľadiska výkonu a výkonu jej nemôže konkurovať. Okrem CPU táto jednotka obsahuje:
- Alógový na digitálny prevodník, ktorý konvertuje analógové signály mikrofónu na digitálne dáta.
- Kódovač a dekodér reči a kanálov.
- Prevodník digitálneho signálu na analógový.
- Dekodér akódovač.
- Detektor rečovej aktivity. Umožňuje uzlom fungovať iba vtedy, keď je prítomná reč volajúceho.
- Terminálne fondy. Vytvára komunikačné rozhranie s externými zariadeniami, ako je počítač alebo nabíjačka telefónu.
- Bezdrôtové moduly.
- Klávesnica.
- Zobraziť.
- Rečník.
- Mikrofón.
- Modul kamery.
- Vymeniteľné úložisko.
- Sim karta.
Niektoré spoločnosti používajú dva mikrofóny. Jeden je potrebný na potlačenie vonkajšieho hluku. Niekedy sa tiež používajú dva reproduktory: jeden na telefonické rozhovory, druhý na prehrávanie hudby.
Princíp fungovania mobilných zariadení v celulárnej sieti
Mobilné telefóny fungujú v sieti GSM na štyroch frekvenciách:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Systémový štandard obsahuje tri hlavné komponenty:
- Subsystém základňovej stanice (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Centrum služieb a správy (OMC).
Zariadenie spolupracuje so základňovými stanicami (vežami). Po zapnutí začne skenovať siete svojho štandardu, ktoré spozná podľa vysielacieho identifikátora. Ak je k dispozícii, telefón vyberie stanicu, ktorej intenzita signálu je vyššia. Nasleduje autentifikácia. Identifikátory sú jedinečné čísla SIM kariet IMSI a Ki. Potom autentifikačné centrum (AuC) odošle náhodné číslo do zariadenia, ktoré je kľúčom pre špeciálny algoritmusvýpočtový. Systém zároveň takýto výpočet vykoná sám. Ak sa výsledky základne a zariadenia zhodujú, telefón je zaregistrovaný v sieti.
Jedinečným identifikátorom zariadenia je jeho IMEI, ktorý je uložený v energeticky nezávislej pamäti. Toto číslo nastavuje výrobca a je jeho pasom. Prvých osem číslic IMEI obsahuje popis zariadenia, ostatné sú sériové číslo s kontrolnou číslicou.
Po úspešnej registrácii je telefón pripravený na výmenu signálov so základňovými stanicami. Ako už bolo spomenuté, usporiadanie telefónov mobilných operátorov je podobné systému zariadení DECT, ale má svoje vlastné rozdiely. Pred vysielaním je mobilný signál zakódovaný a rozdelený na segmenty po 20 ms. Kódovanie sa vykonáva podľa štandardného algoritmu EFR pomocou verejného kľúča. A anténu aktivuje detektor rečovej aktivity (VAD), teda keď človek začne rozprávať. Diskontinuitu reči rieši kodek pomocou algoritmu DTX. Na prijímacej strane sa signál spracováva rovnakým spôsobom, ale v opačnom poradí.
Nabíjačky
Nabíjačky pre mobilné telefóny sú dôležitou súčasťou, pretože udržujú funkčnosť zariadenia. Ich priamym účelom je znížiť napätie a prúd siete na požadované hodnoty a dodať ho do batérie. V podstate je výstupné napätie 5V, prúd závisí od modelu a kapacity batérie. Doba nabíjania batérie závisí aj od jej sily.
Podiel nabíjačiek:
- Zapnutétransformátor.
- Pulse.
Prví sa neboja poklesu napätia a vždy majú veľkú rezervu prúdu. Ich koncept je veľmi jednoduchý. Znižovacia cievka je napájaná sieťovým napätím, ktoré ho znižuje na požadované hodnoty. Prúd z druhého vinutia prechádza do diódového mostíka, kde je inštalovaný kondenzátor. Pôsobí ako filter proti prepätiu a preberá prebytok. Potom rezistor zníži prúd a prenesie ho do batérie.
Pamäťový obvod impulzov je zložitejší a je vyrobený pomocou diód a tranzistorov.
Podpora systémov bezdrôtového prenosu dát
V súčasnosti existujú tri spôsoby prenosu údajov:
- Infračervené.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Prvý sa ukázal ako neúčinný, preto sa nepoužíva. Posledné dva sú implementované takmer na všetkých zariadeniach. Bluetooth má krátky dosah a používa sa hlavne na organizáciu komunikačného rozhrania s prenosnými zariadeniami pre telefón.
Wi-Fi sa považuje za pokročilejší formát a používa sa na prístup na internet. Treba poznamenať, že existuje špeciálny softvér, ktorý vám umožňuje telefonovať cez internet bez použitia mobilného pripojenia. Pomocou tejto technológie môžete tiež organizovať lokálnu sieť, ku ktorej sa môže pripojiť niekoľko zariadení naraz a vymieňať si dáta.
Voliteľné príslušenstvo
Výrobné spoločnosti sa snažia všetkými možnými spôsobmi prilákať zákazníkov k svojim produktom,preto neustále rozširovať rozsah ponúkanej nomenklatúry. To zahŕňa:
- Prípady.
- Ochrana skla.
- Prenosné zariadenia pre telefón, ako sú náhlavná súprava.
- Odnímateľné disky.
- Multimédiá.
- Inteligentné nástroje.
- Zariadenia USB pre váš telefón, ako sú káble, adaptéry alebo nabíjačky.
Takéto nástroje výrazne rozširujú možnosti gadgetov a uľahčujú život ich majiteľom.
Porovnávacie charakteristiky moderných modelov telefónov
Aby ste pochopili, čo sú moderné telefóny, musíte jasne vidieť ich parametre. Ale brať do úvahy jednu značku je nefér. Recenzia jednej vzorky neposkytne úplný obraz, preto boli na porovnanie a analýzu odobraté tri vlajkové lode smartfónov značiek Samsung (zariadenie telefónov tejto značky sa príliš nelíši od ostatných), Apple a Xiaomi. Podľa cenovej kategórie sa zoradili v nasledujúcom poradí:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Súdiac podľa ceny, iPhone využíva pokročilé technológie, ktoré majú tie najvyššie parametre. Samsung je však na trhu už od roku 1938 a nazbieral množstvo skúseností. Vo všeobecnosti nie je účelom porovnania identifikovať víťaza a odpovedať na otázku, čo je lepšie - zariadenie telefónov na "Android" alebo na platforme iOS. Výzvou je ukázať, ako vysoko sa technológia dostala.
| Názvy parametrov | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Rozmery, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Hmotnosť, g | 208 | 201 | 189 |
| Sieťová podpora | Telefóny Samsung, Apple a Xiaomi podporujú siete 2G, 3G, 4G | ||
| Sim karty | 1 bez veľkosti | 2 nanomierka | |
| Veľkosť uhlopriečky displeja, palce | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Rozlíšenie obrazovky | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| Hustota DPI | 458 | 516 | 403 |
| Výrobná technológia | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Počet farieb na obrazovke | 16 miliónov | 17 miliónov | 16,7 milióna |
| System | iOS | Android | |
| výrobca CPU | Apple | Samsung | Qualcomm |
| model CPU | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Počet jadier | 6 | V zariadení telefónov Xiaomi a Samsung je ich vo všeobecnej konfigurácii 8, každý po 4 | |
| Frekvencia, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Technology, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Vnútorná pamäť, GB | 256 | 128 | |
| Vstavané senzory |
|
|
|
| Rozlíšenie zadného fotoaparátu, MP |
Hlavné: 12 MP Pomocné: 12 MP |
||
| Citlivosť clony |
Hlavné: ƒ/2.4 Pomocné: ƒ/1,8 |
Hlavné: ƒ/2.4 Pomocné: ƒ/1,5 |
Hlavné: ƒ/2.4 Pomocné: ƒ/1,8 |
| Rozlíšenie prednej kamery, MP | 7 | 8 | 5 |
| Citlivosť clony | ƒ/2.2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Podporuje bezdrôtovú technológiu | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Polohovanie satelitov | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Kapacita batérie, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Ochranné systémy |
|
Telefón Samsung má iba skener tváre | Xiaomi má snímač odtlačkov prstov |
Ako môžete vidieť z tabuľky, špecifikácie a zariadenia telefónov Samsung, Xiaomi a Apple sú takmer rovnaké. To hovorí len o zdravej konkurencii a túžbe vylepšiť váš produkt pre používateľov. Všetci výrobcovia zavádzajú najnovšie technológie, ktoré nestoja na mieste a rýchlo sa vyvíjajú.
Záver
Od objavenia sa prvého telefónu neuplynulo veľa času. Za toto obdobie sa vyvinuli z jednoduchej sady dielov na inteligentné zariadenia. Kombinujú mnohé funkcie, ktoré boli predtým priradené iným zariadeniam. A tento vývoj bude pokračovať.
