Telefon se od svého vynálezu hodně změnil. Dnes to není ani zařízení, které jednoduše přenáší hlas jedné osoby na druhou na velké vzdálenosti. V moderním světě se jedná o komplexní technický nástroj s umělou inteligencí, který dokáže nejen volat a posílat zprávy, ale také přehrávat video a zvuk, přistupovat k internetu, zpracovávat velké množství informací a současně provádět mnoho operací a úkolů. Co víme o tom, jak telefon funguje a jak funguje? V rámci tohoto článku se pokusíme tomuto problému porozumět.
Zrození a vývoj telefonu
Za zakladatele prvního přístroje pro přenos informací na dálku je považován Samuel Morse, který vynalezl telegraf a Morseovu abecedu.
Je obtížné nazvat toto zařízení plnohodnotným telefonem, protože informace byly přenášeny pomocí uzavření kontaktu a speciálněMorseova abeceda, jak se jí často zkráceně říká, byla pro ni vyvinuta.
Někteří historici připisují vynález prvního telefonu Antoniu Meuccimu, který nazval telefotofon. Kresby rozvinul, ale z neznámého důvodu svůj výtvor nezaregistroval. Patent tedy patří Alexandru Bellovi. Jeho zařízení bylo bez hovoru a navenek nemělo nic společného s moderními zařízeními.
Telefonní zařízení bylo objemné a nepohodlné pro vyjednávání, vážilo asi osm kilogramů. To však nezabránilo jeho popularizaci a širokému rozšíření ve všech zemích. Na začátku dvacátého století již bylo na světě více než deset tisíc stanic. Pokaždé byly v jeho designu provedeny změny a vylepšení, takže se v jeho designu objevil samostatný mikrofon a reproduktor.
Globální výstavba automatických telefonních ústředen vedla k modernizaci zařízení. Dostali sluchátko a disk pro vytočení čísla účastníka. Ciferník obsahoval čísla a písmena, kromě písmene „З“, protože připomíná trojku. Na tlačítkových pevných telefonech se toto číslování zachovalo dodnes. To se u odesílání zpráv vůbec nedělá, snáze si číslo zapamatujete. První zařízení v sovětském Rusku patřila dvěma společnostem: Ericsson a Siemens. Jednalo se o telefony bez nabíječky, fungující na principu vysílání a příjmu jednoduchých elektrických impulsů.
Bezdrátové telefony se u nás objevily v 70. letech dvacátéhostoletí. Vysílaly rádiový signál na základnu, která zase komunikovala s dalším účastníkem podél linky přes přepínače. Jejich obchodní název je „Altaj“, byly prototypem mobilních komunikací. Taková instalace vážila sedm kilogramů. Nebyl vhodný k přenášení, proto byl vybaven vozidly operačních služeb. Zanikla až v roce 2011.
V Rusku se první mobilní komunikace objevila v roce 1991 a fungovala podle standardu NMT. Prvními dodavateli mobilních telefonů byly Nokia a Motorola. Ceny za zařízení byly kosmické a mohli si je dovolit jen velmi bohatí lidé. Standard GSM se objevil v roce 1993 a poté, co porazil své konkurenty, zapustil kořeny v mnoha zemích. Umožňuje implementovat mnoho funkcí, včetně odesílání krátkých zpráv. Původně měly být zasílány jako upozornění služby, ale uživatelům se tato možnost natolik zalíbila, že se z ní stala samostatná služba mobilních operátorů.
S příchodem éry přenosných zařízení se zařízení mobilních telefonů stávalo stále složitějším, velikost a hmotnost - menší a možnosti - větší. Z tříkilogramových obrů se staly miniaturní komunikační zařízení, které se hravě vejde i do ruky dítěte. Opravdovou tlačítkovou klávesnici postupem času nahradila virtuální na dotykovém displeji. Na panelu se objevily fotoaparáty, snímače otisků prstů a mnoho dalších zařízení.
Jak fungují analogové telefony
Telefonní zařízení s otočným a dotykovým vytáčením podobné dostupnostikompozitní bloky, ale liší se principem fungování. Jednotky obsahují následující moduly:
- Sluchátko s mikrofonem a reproduktorem.
- Telefon.
- Volající.
- Vytáčecí jednotka.
- Transformátor.
- Pákový spínač.
- Oddělovací kondenzátor.
- RF modul (přenosné stanice).
Pákový přepínač je zodpovědný za připojení zařízení k účastnické lince. V bezdrátovém telefonním zařízení je připojení podmíněno zapnutím sluchátka.
Mikrofon převádí zvukové vlny na elektrické signály. Zařízení se dělí na elektrodynamické, kondenzátorové, uhelné, elektromagnetické a piezoelektrické. Také se dělí na aktivní a pasivní. Aktivní tvoří ze zvuku elektromagnetický impuls, pasivní mění parametry ostatních uzlů, hlavně kapacitu a odpor. Ty druhé vyžadují přídavný zdroj napájení.
Telefon převádí elektrické impulsy na zvuk. Elektrický proud protékající cívkami vytváří střídavé magnetické pole, které způsobuje vibrace membrány reproduktoru. Elektrodynamická a elektromagnetická zařízení používají diferenciální magnetický systém, piezoelektrická zařízení deformují prvky membrány zdrojů zvukové frekvence s tím spojených.
Vyvolávací jednotka může být indukční a elektronická. Vyžaduje se pro upozornění účastníka na příchozí hovor. První pomocí proudu tekoucího v cívkách rozvibruje úderník a narazí na zvonící misky. Elektronická jednotka zpracováváinformace o příchozím signálu a přesměruje jej do společného reproduktoru ve formě impulsů dané frekvence, které se říká vyzváněcí tón.
RF modul je přítomen pouze v jednotce bezdrátového telefonu. Je navržen pro výměnu informací mezi telefonem a přijímačem prostřednictvím rádiových signálů.
Transformátor propojuje jednotlivé mluvící uzly navzájem. Také eliminuje vliv místního echa ve sluchátku a je zodpovědný za přizpůsobení se impedanci linky.
Pro připojení telefonu k lince v režimu příjmu příchozího signálu a čekání na odchozí je potřeba oddělovací kondenzátor. Podporuje vysokou odolnost vůči velkému vstupnímu napětí a nízkou odolnost vůči nízkému vstupnímu napětí.
Číselník je pulzní (disk) a elektronický (tlačítko). V první variantě mechanické kolečko, otočné, sepne kontakty a posílá signály do automatické telefonní ústředny. Jejich počet odpovídá konkrétnímu číslu předplatitelského čísla. Elektronické pracují prostřednictvím integrovaných obvodů, které uměle generují impulsy pomocí polovodičových relé a posílají je do přijímače stanice. Moderní ústředny stále zachovávají tento způsob volání účastníka, ale častěji využívají tónovou volbu. Moderní zařízení také podporují IP telefonii. Principem fungování tónové volby je generování krátkodobých signálů přednastavených frekvencí, jejichž každá hodnota odpovídá určitému číslu čísla. Zařízení pro připojení telefonu přes IP protokol zahrnuje použití serveru poskytovatele přes vyhrazený internetový kanál, ze kterého se uskutečňuje hovor. Mobilní zařízení vysílají rádiové signály dané frekvence do komunikačního systému mobilních věží.
Princip fungování zařízení v drátových sítích
Abyste plně porozuměli mobilnímu telefonu, musíte vědět, jak funguje analogový systém PBX. Přestože jsou mobilní telefony složité digitální struktury s integrovanými obvody, fungují na základním principu běžných pevných telefonů.
Každý poskytovatel služeb přiděluje svým zákazníkům jedinečná identifikační čísla, kterými je od sebe odlišuje. V tomto případě se to nazývá číslo účastníka nebo přípojného bodu, ke kterému se vodiče hodí. Když ústředna vyšle signál, telefon je ve vypnutém stavu, to znamená, že sluchátko je na přístroji a přepínač zavěšení je v otevřené poloze. Když je z linky přijato volání, proud prochází primárním vinutím, což způsobuje, že vačka vibruje a bije poháry. V elektronických systémech se to děje jinak, signál je přiváděn do externího reproduktoru a na výstupu slyšíme například melodii nebo ptačí zpěv. Poté, co účastník zvedne telefon, modul volání a vytáčení se sepnou a příjem se otevře pomocí relé.
Volání jinému uživateli probíhá v opačném pořadí. Člověk zvedne telefon, čímž se jeden okruh uzavře a druhý odpojí. Volání se uskutečňuje v modulu volby vysíláním impulsů nebo signálů do spínacích zařízení stanice. Ona zase rozpoznává čísla, spojuje je do jediného čísla a přesměruje napožadovaný bod.
K přenosu hlasu v analogových systémech dochází v důsledku vibrací membrány mikrofonu. V uhlí vytváří těsnění, které způsobuje narušení magnetického pole cívky. Tato oscilace generuje puls, který posílá do jiného přijímače.
Schématický design mobilních telefonů
Zařízení mobilního telefonu by mělo být vyčleněno do samostatné kategorie, protože svým provedením připomíná systém DECT, ale s řadou rozdílů. Přenáší také rádiový signál do přijímače, ale nejprve je zašifrován. Pro práci používá své vlastní frekvence a kanály. Ale prezentovat mobilní gadget jako telefon není úplně správné. Již dlouho je to multifunkční zařízení.
Pokud mluvíme o externím výkonu, pak je třeba poznamenat následující:
- Formulační faktor. Může to být skládací nebo posuvné tělo.
- Fotoaparát.
- Mikrofon.
- Reproduktor.
- Obrazovka.
- Klávesnice.
- USB konektor.
- Baterie.
- Nabíječky pro mobilní telefony.
- Sim karta.
Mnoho vychytávek je doplněno o různé doplňky, které rozšiřují jejich záběr. Schematické schéma vnitřního zařízení je znázorněno na obrázku níže.
Přestože zařízení pracuje výhradně s analogovými rádiovými signály, všechny procesy v něm jsou plně digitalizované. Jeho čip obsahuje analogové a digitální bloky.
Analogový modul
Zahrnuje prostředky pro příjem a vysílání signálů. Obvykleumístěné odděleně od digitálního uzlu. Podle výkonu připomíná radiotelefon, ale funguje podle standardu GSM. Přijímač a vysílač nepracují synchronně, signál je vysílán s 1/8 zpožděním. To vám umožní šetřit energii baterie a integrovat zesilovač s mixážním pultem. Protože zařízení nikdy nepracuje pro příjem a vysílání současně, jedná se o jakýsi přepínač, který přepíná anténu z jednoho režimu do druhého.
Při příjmu, po průchodu kanálovým filtrem, je signál zesílen LNA a odeslán do směšovače. Poté je demodulován a odeslán do analogově-digitálního převodníku, který jej převede na digitální signál potřebný k napájení CPU.
Při přenosu moduluje logický generátor digitální data na signál. Dále přes směšovač vstupuje do frekvenčního syntezátoru, po kterém přechází do kanálového filtru a zesiluje. Do antény je přiváděn pouze dostatečně silný signál, odkud jde do vesmíru.
Digitální modul
Hlavním prvkem a mozkem celého systému je centrální procesor, který zpracovává všechny příchozí informace. Čipset mikroobvodu se používá podobně jako počítačový, ale výkonem a výkonem mu nemůže konkurovat. Kromě CPU tato jednotka obsahuje:
- Alogový na digitální převodník, který převádí analogové mikrofonní signály na digitální data.
- Kodér a dekodér řeči a kanálů.
- Převodník z digitálního na analogový.
- Dekodér akodér.
- Detektor řečové aktivity. Umožňuje uzlům fungovat pouze v případě, že je přítomna řeč volajícího.
- Terminální fondy. Tvoří komunikační rozhraní s externími zařízeními, jako je počítač nebo nabíječka telefonu.
- Bezdrátové moduly.
- Klávesnice.
- Zobrazení.
- Reproduktor.
- Mikrofon.
- Modul kamery.
- Vyměnitelné úložiště.
- Sim karta.
Některé společnosti používají dva mikrofony. Jeden je potřeba k potlačení vnějšího hluku. Někdy se také používají dva reproduktory: jeden pro telefonní hovory, druhý pro přehrávání hudby.
Princip fungování mobilních zařízení v celulární síti
Mobilní telefony fungují v síti GSM na čtyřech frekvencích:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Systémový standard obsahuje tři hlavní součásti:
- Subsystém základnové stanice (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Centrum služeb a správy (OMC).
Zařízení spolupracuje se základnovými stanicemi (věžemi). Po zapnutí začne skenovat sítě svého standardu, které pozná podle identifikátoru vysílání. Pokud je k dispozici, telefon vybere stanici, jejíž signál je vyšší. Následuje autentizace. Identifikátory jsou jedinečná čísla SIM karet IMSI a Ki. Dále autentizační centrum (AuC) odešle do zařízení náhodné číslo, které je klíčem pro speciální algoritmusvýpočetní. Systém přitom takový výpočet provede sám. Pokud se výsledky základny a zařízení shodují, telefon je zaregistrován v síti.
Jedinečným identifikátorem zařízení je jeho IMEI, který je uložen v energeticky nezávislé paměti. Toto číslo je nastaveno výrobcem a je jeho pasem. Prvních osm číslic IMEI obsahuje popis zařízení, zbytek tvoří sériové číslo s kontrolní číslicí.
Po úspěšné registraci je telefon připraven k výměně signálů se základnovými stanicemi. Jak již bylo zmíněno dříve, uspořádání telefonů mobilních operátorů je podobné systému zařízení DECT, ale má své vlastní rozdíly. Před vysíláním je mobilní signál zašifrován a rozdělen do segmentů po 20 ms. Kódování se provádí podle standardního algoritmu EFR pomocí veřejného klíče. A anténa se aktivuje detektorem řečové aktivity (VAD), tedy když člověk začne mluvit. Nespojitost řeči řeší kodek pomocí algoritmu DTX. Na přijímací straně je signál zpracováván stejným způsobem, ale v opačném pořadí.
Nabíječky
Nabíječky pro mobilní telefony jsou důležitou součástí, protože udržují zařízení v provozu. Jejich přímým účelem je snížit napětí a proud sítě na požadované hodnoty a dodat je do baterie. V základu je výstupní napětí 5V, proud závisí na modelu a kapacitě baterie. Doba nabíjení baterie také závisí na její síle.
Podíl nabíječek:
- Zapnutotransformátor.
- Pulse.
Ti první se nebojí poklesu napětí a vždy mají velkou proudovou rezervu. Jejich koncept je velmi jednoduchý. Snižovací cívka je napájena síťovým napětím, které jej snižuje na požadované hodnoty. Proud z druhého vinutí prochází do diodového můstku, kde je instalován kondenzátor. Funguje jako filtr proti přepětí a přebírá přebytek. Poté rezistor sníží proud a přenese jej do baterie.
Obvod pulzní paměti je složitější a je vyroben pomocí diod a tranzistorů.
Podpora systémů bezdrátového přenosu dat
V současné době existují tři způsoby přenosu dat:
- Infračervené.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
První se ukázalo jako neúčinné, proto se nepoužívá. Poslední dva jsou implementovány téměř na všech zařízeních. Bluetooth má krátký dosah a používá se hlavně pro účely organizace komunikačního rozhraní s přenosnými zařízeními pro telefon.
Wi-Fi se považuje za pokročilejší formát a používá se pro přístup k internetu. Je třeba poznamenat, že existuje speciální software, který vám umožní volat přes internet bez použití mobilního připojení. Pomocí této technologie můžete také organizovat místní síť, ke které se může připojit několik zařízení najednou a vyměňovat si data.
Volitelné příslušenství
Výrobní společnosti se snaží všemi možnými způsoby přilákat zákazníky ke svým produktům,proto neustále rozšiřovat rozsah nabízené nomenklatury. To zahrnuje:
- Případy.
- Ochrana skla.
- Přenosná zařízení pro telefon, jako je náhlavní souprava.
- Vyjímatelné disky.
- Multimédia.
- Chytré nástroje.
- Zařízení USB pro váš telefon, jako jsou kabely, adaptéry nebo nabíječky.
Tyto nástroje značně rozšiřují možnosti gadgetů a usnadňují život jejich majitelům.
Srovnávací charakteristiky moderních modelů telefonů
Abyste pochopili, co jsou moderní telefony, musíte jasně vidět jejich parametry. Ale uvažovat o jedné značce je nespravedlivé. Recenze jednoho vzorku neposkytne úplný obrázek, proto byly pro srovnání a analýzu odebrány tři vlajkové smartphony značek Samsung (zařízení telefonů této značky se příliš neliší od ostatních), Apple a Xiaomi. Podle cenové kategorie se seřadili v následujícím pořadí:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Soudě podle ceny využívá iPhone pokročilé technologie, které mají ty nejvyšší parametry. Samsung je však na trhu již od roku 1938 a nasbíral spoustu zkušeností. Obecně platí, že účelem srovnání není identifikovat vítěze a odpovědět na otázku, co je lepší - zařízení telefonů na "Android" nebo na platformě iOS. Výzvou je ukázat, jak vysoko se technologie dostala.
| Názvy parametrů | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Rozměry, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Hmotnost, g | 208 | 201 | 189 |
| Síťová podpora | Telefony Samsung, Apple a Xiaomi podporují sítě 2G, 3G, 4G | ||
| Sim karty | 1 bez velikosti | 2 nanoměřítko | |
| Velikost úhlopříčky displeje, palce | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Rozlišení obrazovky | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| Hustota DPI | 458 | 516 | 403 |
| Výrobní technologie | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Počet barev na obrazovce | 16 milionů | 17 milionů | 16,7 milionu |
| System | iOS | Android | |
| výrobce CPU | Apple | Samsung | Qualcomm |
| model CPU | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Počet jader | 6 | V zařízení telefonů Xiaomi a Samsung je jich v obecné konfiguraci 8, pro každý 4 | |
| Frekvence, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Technology, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Interní paměť, GB | 256 | 128 | |
| Vestavěné senzory |
|
|
|
| Rozlišení zadní kamery, MP |
Hlavní: 12 MP Pomocný: 12 MP |
||
| Citlivost na clonu |
Hlavní: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
Hlavní: ƒ/2.4 Pomocný: ƒ/1,5 |
Hlavní: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
| Rozlišení přední kamery, MP | 7 | 8 | 5 |
| Citlivost na clonu | ƒ/2.2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Podporuje bezdrátovou technologii | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Polohování satelitů | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Kapacita baterie, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Ochranné systémy |
|
Telefon Samsung má pouze obličejový skener | Xiaomi má snímač otisků prstů |
Jak můžete vidět z tabulky, specifikace a zařízení telefonů Samsung, Xiaomi a Apple jsou téměř stejné. To jen vypovídá o zdravé konkurenci a touze vylepšit váš produkt pro uživatele. Všichni výrobci zavádějí nejnovější technologie, které nestojí na místě a rychle se vyvíjejí.
Závěr
Od doby, kdy se objevil první telefon, neuplynulo mnoho času. Během tohoto období se vyvinuly z jednoduché sady dílů na chytrá zařízení. Kombinují mnoho funkcí, které byly dříve přiřazeny jiným zařízením. A tento vývoj bude pokračovat.
