Telefon se dosta promijenio od svog izuma. Danas nije čak ni uređaj koji jednostavno prenosi glas jedne osobe drugoj na velike udaljenosti. U savremenom svijetu ovo je složen tehnički alat s umjetnom inteligencijom koji ne samo da može telefonirati i slati poruke, već i reproducirati video i audio, pristupiti internetu, obrađivati velike količine informacija i istovremeno obavljati mnoge operacije i zadatke. Šta znamo o tome kako telefon radi i kako radi? U okviru ovog članka pokušat ćemo razumjeti ovo pitanje.
Rođenje i evolucija telefona
Osnivačem prvog aparata za prenošenje informacija na daljinu smatra se Samuel Morse, koji je izumio telegraf i Morzeov kod.
Ovaj uređaj je teško nazvati punopravnim telefonom, jer su informacije prenošene korištenjem zatvaranja kontakta i posebnoMorseov kod, kako ga često skraćeno nazivaju, razvijen za to.
Neki istoričari pronalazak prvog telefona pripisuju Antoniju Meučiju, koji je on nazvao telefotofon. Razvio je crteže, ali iz nekog nepoznatog razloga nije registrovao svoju kreaciju. Dakle, patent pripada Alexanderu Bellu. Njegov uređaj je bio bez poziva i spolja nije imao nikakve veze sa modernim uređajima.
Telefonski uređaj je bio glomazan i nezgodan za pregovore, težak oko osam kilograma. Međutim, to nije spriječilo njegovu popularizaciju i široku distribuciju u svim zemljama. Do početka dvadesetog veka u svetu je već bilo više od deset hiljada stanica. Svaki put su se unosile promjene i poboljšanja njegovog dizajna, tako da su se u njegovom dizajnu pojavili odvojeni mikrofon i zvučnik.
Globalna izgradnja automatske telefonske centrale dovela je do modernizacije uređaja. Dobili su slušalicu i disk za biranje pretplatničkog broja. Brojčanik je sadržavao brojeve i slova, osim slova "Z", jer podsjeća na trojku. Na fiksnim telefonima sa dugmadima ova numeracija je sačuvana do danas. To se uopće ne radi za slanje poruka, lakše je zapamtiti broj. Prvi uređaji u sovjetskoj Rusiji pripadali su dvije kompanije: Ericsson i Siemens. To su bili telefoni bez punjača, koji rade na principu odašiljanja i primanja jednostavnih električnih impulsa.
Bežični telefoni su se pojavili u našoj zemlji 70-ih godina XX.veka. Prenosili su radio signal bazi, koja je, zauzvrat, komunicirala s drugim pretplatnikom duž linije preko prekidača. Njihovo trgovačko ime je "Altai", oni su bili prototip mobilne komunikacije. Takva instalacija težila je sedam kilograma. Nije bio pogodan za nošenje, pa je bio opremljen vozilima operativnih službi. Prestala da postoji tek 2011.
U Rusiji se prva mobilna komunikacija pojavila 1991. godine i radila je po NMT standardu. Prvi dobavljači mobilnih telefona bili su Nokia i Motorola. Cijene uređaja su bile kosmičke, a mogli su ih priuštiti samo vrlo bogati ljudi. GSM standard se pojavio 1993. godine i, pobijedivši svoje konkurente, ukorijenio se u mnogim zemljama. Omogućava vam da implementirate mnogo funkcionalnosti, uključujući slanje kratkih poruka. Prvobitno je trebalo da se šalju kao servisna obaveštenja, ali se korisnicima ova opcija toliko dopala da se pretvorila u zasebnu uslugu mobilnih operatera.
Dolaskom ere prenosivih uređaja, uređaji mobilnih telefona postajali su sve složeniji, veličina i težina - manje, a mogućnosti - više. Od divova od tri kilograma, postali su minijaturna komunikacijska oprema koja lako stane čak i u dječju ruku. Vremenom je prava tastatura sa dugmadima zamenjena virtuelnom na ekranu osetljivom na dodir. Na panelu su se pojavile kamere, skeneri otiska prsta i mnogi drugi uređaji.
Kako analogni telefoni rade
Rotatorni telefonski uređaj sa dodirnim biranjem sličan po dostupnostikompozitnih blokova, ali se razlikuje po principu rada. Jedinice uključuju sljedeće module:
- Slušalica sa mikrofonom i zvučnikom.
- Telefon.
- Pozivac.
- Jedinica za biranje.
- Transformer.
- Prekidač poluge.
- Razvojni kondenzator.
- RF modul (prenosne stanice).
Prekidač poluge je odgovoran za povezivanje uređaja na pretplatničku liniju. U bežičnom telefonskom uređaju, veza je uslovljena uključivanjem slušalice.
Mikrofon pretvara zvučne talase u električne signale. Uređaji se dijele na elektrodinamičke, kondenzatorske, ugljene, elektromagnetne i piezoelektrične. Također se dijele na aktivne i pasivne. Aktivni formiraju elektromagnetski impuls iz zvuka, pasivni mijenjaju parametre ostalih čvorova, uglavnom kapacitivnost i otpor. Potonji zahtijevaju dodatno napajanje.
Telefon pretvara električne impulse u zvuk. Električna struja koja teče kroz zavojnice stvara naizmjenično magnetno polje, koje uzrokuje vibriranje membrane zvučnika. Elektrodinamički i elektromagnetski uređaji koriste diferencijalni magnetni sistem, piezoelektrični uređaji deformiraju elemente membrane izvora zvučne frekvencije koji su s njim povezani.
Pozivna jedinica može biti indukciona i elektronska. Obavezno obavijestiti pretplatnika o dolaznom pozivu. Prvi, uz pomoć struje koja teče u zavojnicama, čini da udarač vibrira i udari u prstenaste čašice. Elektronska jedinica obrađujeinformacije o dolaznom signalu i preusmjerava ih na uobičajeni zvučnik u obliku impulsa date frekvencije, što se zove melodija zvona.
RF modul je prisutan samo u jedinici bežičnog telefona. Dizajniran je za razmjenu informacija između telefona i prijemnika putem radio signala.
Transformator povezuje pojedinačne govorne čvorove jedan s drugim. Takođe eliminiše efekat lokalnog eha u slušalici i odgovoran je za usklađivanje sa impedansom linije.
Za povezivanje telefona na liniju potreban je kondenzator za razdvajanje u režimu primanja dolaznog signala i čekanja odlaznog. Podržava visoku otpornost na veliki ulazni napon i nisku otpornost na mali ulazni napon.
Birač je pulsni (disk) i elektronski (dugme). U prvoj varijanti, mehanički točak, rotirajući, zatvara kontakte i šalje signale u automatsku telefonsku centralu. Njihov broj odgovara određenom broju pretplatničkog broja. Elektronski rade kroz integrisana kola koja veštački generišu impulse pomoću poluprovodničkih releja i šalju ih na prijemnik stanice. Moderne PBX i dalje zadržavaju ovu metodu pozivanja pretplatnika, ali češće koriste tonsko biranje. Moderni uređaji podržavaju i IP telefoniju. Princip rada tonskog biranja je da generiše kratkoročne signale unapred podešenih frekvencija, čija svaka vrednost odgovara određenom broju broja. Uređaj za povezivanje telefona putem IP protokola podrazumeva korišćenje servera provajdera preko namenskog Internet kanala sa kojeg se obavlja poziv. Mobilni uređaji šalju radio signale određene frekvencije u komunikacijski sistem tornjeva.
Princip rada uređaja u žičanim mrežama
Da biste u potpunosti razumjeli mobilni telefon, morate znati kako funkcionira analogni PBX sistem. Iako su mobilni telefoni složene digitalne strukture sa integrisanim kolima, oni rade na osnovnom principu konvencionalnih fiksnih telefona.
Svaki provajder usluga dodeljuje jedinstvene identifikacione brojeve svojim klijentima po kojima ih razlikuje jedne od drugih. U ovom slučaju, to se zove broj pretplatnika ili priključna tačka na koju se žice uklapaju. Kada PBX pošalje signal, telefon je u isključenom stanju, odnosno, slušalica je na mašini, a prekidač za slušalicu je u otvorenom položaju. Kada se primi poziv sa linije, struja prolazi kroz primarni namotaj, uzrokujući da kamera vibrira i udara o čaše. U elektronskim sistemima to se dešava drugačije, signal se prenosi na eksterni zvučnik, a na izlazu čujemo melodiju ili pjev ptica, na primer. Nakon što pretplatnik podigne slušalicu, modul za poziv i kolo za biranje se zatvaraju, a prijem se otvara pomoću releja.
Pozivanje drugog korisnika odvija se obrnutim redoslijedom. Osoba podiže slušalicu, što zatvara jedno strujno kolo i isključuje drugi. Poziv se obavlja u modulu za biranje slanjem impulsa ili signala komutacionim uređajima stanice. Ona, zauzvrat, prepoznaje brojeve, kombinujući ih u jedan broj, preusmjerava naželjeni poen.
Prenos glasa u analognim sistemima nastaje usled vibracije membrane mikrofona. U uglju stvara brtvu koja uzrokuje poremećaj magnetnog polja zavojnice. Ova oscilacija generiše impuls koji se šalje drugom prijemniku.
Šematski dizajn mobilnih telefona
Mobilni telefon treba izdvojiti u posebnu kategoriju, jer po svom izvođenju podsjeća na DECT sistem, ali sa nizom razlika. Također prenosi radio signal do prijemnika, ali prvo je šifriran. Za rad koristi svoje frekvencije i kanale. Ali predstavljanje mobilnog gadgeta kao telefona nije sasvim ispravno. To je dugo bio multifunkcionalni uređaj.
Ako govorimo o eksternim performansama, treba napomenuti sljedeće:
- Faktor oblika. Može biti sklopivo ili klizno tijelo.
- Kamera.
- Mikrofon.
- Speaker.
- Ekran.
- Tastatura.
- USB konektor.
- Battery.
- Punjači za mobilne telefone.
- Sim kartica.
Mnogi uređaji su dopunjeni raznim dodacima, što proširuje njihov opseg. Šematski dijagram unutrašnjeg uređaja prikazan je na slici ispod.
Uprkos tome, uređaj radi isključivo sa analognim radio signalima, svi procesi u njemu su potpuno digitalizovani. Njegov čip uključuje analogne i digitalne blokove.
Analogni modul
Uključuje sredstvo za prijem i odašiljanje signala. Običnokoji se nalazi odvojeno od digitalnog čvora. Po svojim performansama podsjeća na radiotelefon, ali radi po GSM standardu. Prijemnik i predajnik ne rade sinhrono, signal se šalje sa 1/8 kašnjenja. Ovo vam omogućava da uštedite energiju baterije i integrišete pojačalo sa mikserom. Pošto uređaj nikada ne radi za prijem i odašiljanje u isto vrijeme, to je neka vrsta prekidača koji prebacuje antenu iz jednog moda u drugi.
Na prijemu, nakon prolaska kroz filter kanala, signal se pojačava od strane LNA i šalje u mikser. Zatim se demodulira i šalje u analogno-digitalni pretvarač, koji ga pretvara u digitalni signal potreban za napajanje CPU-a.
Prilikom prenosa, logički generator modulira digitalne podatke u signal. Dalje, kroz mikser, ulazi u sintetizator frekvencije, nakon čega prelazi u kanalski filter i pojačani. Samo signal dovoljne snage se dovodi do antene, odakle ide u svemir.
Digitalni modul
Glavni element i mozak cijelog sistema je centralni procesor, koji obrađuje sve dolazne informacije. Čipset mikrokola se koristi slično kao i kompjuterski, ali po performansama i snazi ne može se takmičiti s njim. Pored CPU-a, ova jedinica uključuje:
- Analogno-digitalni pretvarač koji pretvara analogne mikrofonske signale u digitalne podatke.
- Koder i dekoder govora i kanala.
- Digitalno-analogni pretvarač.
- Dekoder ikoder.
- Detektor govorne aktivnosti. Omogućava rad čvorova samo kada je prisutan govor pozivaoca.
- Terminalna sredstva. Formira komunikacioni interfejs sa eksternim uređajima kao što su PC ili punjač za telefon.
- Bežični moduli.
- Tastatura.
- Display.
- Speaker.
- Mikrofon.
- Modul kamere.
- Uklonjiva pohrana.
- Sim kartica.
Neke kompanije koriste dva mikrofona. Jedan je potreban za suzbijanje vanjske buke. Takođe, ponekad se koriste dva zvučnika: jedan za telefonske razgovore, drugi za puštanje muzike.
Princip rada mobilnih uređaja u mobilnoj mreži
Mobilni telefoni rade na GSM mreži na četiri frekvencije:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Sistemski standard uključuje tri glavne komponente:
- Podsistem bazne stanice (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Centar za usluge i upravljanje (OMC).
Uređaj komunicira sa baznim stanicama (tornjem). Nakon što ga uključi, počinje skeniranje mreža svog standarda, koje prepoznaje po identifikatoru emitiranja. Ako je dostupna, telefon bira stanicu čija je jačina signala veća. Slijedi autentifikacija. Identifikatori su jedinstveni brojevi SIM kartice IMSI i Ki. Zatim, centar za autentifikaciju (AuC) šalje na uređaj slučajni broj, koji je ključ za poseban algoritamračunarstvo. Istovremeno, sistem sam obavlja takav proračun. Ako se rezultati baze i uređaja poklapaju, telefon je registrovan na mreži.
Jedinstveni identifikator za uređaj je njegov IMEI, koji je pohranjen u nepromjenjivoj memoriji. Ovaj broj postavlja proizvođač i njegov je pasoš. Prvih osam cifara IMEI-a uključuje opis uređaja, ostale su serijski broj sa kontrolnom znamenkom.
Nakon uspešne registracije, telefon je spreman za razmenu signala sa baznim stanicama. Kao što je ranije spomenuto, raspored telefona mobilnih operatera sličan je sistemu DECT uređaja, ali sa svojim razlikama. Prije izlaska u eter, mobilni signal se šifrira i dijeli na segmente od 20 ms. Kodiranje se vrši prema standardnom EFR algoritmu korištenjem javnog ključa. A antenu aktivira detektor govorne aktivnosti (VAD), odnosno kada osoba počne da priča. Kodek upravlja diskontinuitetom govora koristeći DTX algoritam. Na prijemnoj strani signal se obrađuje na isti način, ali obrnutim redoslijedom.
Punjači
Punjači za mobilne telefone su važna komponenta, jer održavaju rad uređaja. Njihova direktna svrha je da smanje napon i struju mreže na potrebne vrijednosti i napajaju bateriju. U osnovi, izlazni napon je 5V, struja ovisi o modelu i kapacitetu baterije. Vrijeme punjenja baterije također zavisi od njene snage.
Udio punjača:
- Uključenotransformator.
- Puls.
Prvi se ne boje padova napona i uvijek imaju veliku strujnu marginu. Njihov koncept je vrlo jednostavan. Step-down svitak se napaja mrežnim naponom, koji ga smanjuje na željene vrijednosti. Struja iz drugog namotaja prolazi do diodnog mosta, gdje je instaliran kondenzator. Djeluje kao filter protiv strujnih udara i preuzima višak. Zatim, otpornik smanjuje struju i prenosi je na bateriju.
Kolo pulsne memorije je složenije i napravljeno je pomoću dioda i tranzistora.
Podrška bežičnim sistemima za prijenos podataka
Trenutno postoje tri načina za prijenos podataka:
- Infracrveni.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Prvi se pokazao neefikasnim, pa se ne koristi. Posljednja dva su implementirana na gotovo svim uređajima. Bluetooth ima kratak domet i uglavnom se koristi u svrhu organizovanja komunikacijskog interfejsa sa prenosivim uređajima za telefon.
Wi-Fi se smatra naprednijim formatom i koristi se za pristup internetu. Treba napomenuti da postoji poseban softver koji vam omogućava da telefonirate putem Interneta bez korištenja mobilne veze. Također, koristeći ovu tehnologiju, možete organizirati lokalnu mrežu na koju se može povezati nekoliko uređaja odjednom i razmjenjivati podatke.
Opcijski pribor
Proizvodne kompanije pokušavaju na sve moguće načine privući kupce svojim proizvodima,stoga stalno proširuju asortiman ponuđene nomenklature. Ovo uključuje:
- Cuses.
- Zaštita stakla.
- Prenosivi uređaji za telefon, kao što su slušalice.
- Removable drives.
- Multimedija.
- Pametni alati.
- USB uređaji za vaš telefon, kao što su kablovi, adapteri ili punjači.
Ovakvi uslužni programi uvelike proširuju mogućnosti gadžeta i olakšavaju život njihovim vlasnicima.
Uporedne karakteristike modernih modela telefona
Da biste razumjeli šta su moderni telefoni, morate jasno vidjeti njihove parametre. Ali smatrati da je jedan brend nepravedno. Pregled jednog uzorka neće dati potpunu sliku, stoga su za poređenje i analizu snimljena tri vodeća pametna telefona Samsung brendova (uređaj telefona ove marke se ne razlikuje previše od ostalih), Apple i Xiaomi. Po cjenovnoj kategoriji, poredali su se sljedećim redoslijedom:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Sudeći po cijeni, iPhone koristi napredne tehnologije koje imaju najviše parametre. Međutim, Samsung je na tržištu od 1938. godine i sakupio je dosta iskustva. Generalno, svrha poređenja nije da se identifikuje pobednik i odgovori na pitanje šta je bolje - uređaj telefona na "Android" ili na iOS platformi. Izazov je pokazati koliko je tehnologija napredovala.
| Nazivi parametara | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Dimenzije, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Težina, g | 208 | 201 | 189 |
| Podrška za mrežu | Samsung, Apple i Xiaomi telefoni podržavaju 2G, 3G, 4G mreže | ||
| Sim kartice | 1 bez veličine | 2 nanoskala | |
| Diagonalna veličina ekrana, inči | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Rezolucija ekrana | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI gustina | 458 | 516 | 403 |
| Tehnologija proizvodnje | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Broj boja na ekranu | 16 miliona | 17 miliona | 16,7 miliona |
| Sistem | iOS | Android | |
| proizvođač procesora | Apple | Samsung | Qualcomm |
| CPU model | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Broj jezgara | 6 | Ima ih 8 u uređaju Xiaomi i Samsung telefona u opštoj konfiguraciji, 4 za svaki | |
| Frekvencija, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tehnologija, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Interna memorija, GB | 256 | 128 | |
| Ugrađeni senzori |
|
|
|
| Rezolucija zadnje kamere, MP |
Glavna: 12 MP Pomoćni: 12 MP |
||
| Osetljivost blende |
Main: ƒ/2.4 Pomoćni: ƒ/1.8 |
Main: ƒ/2.4 Pomoćni: ƒ/1.5 |
Main: ƒ/2.4 Pomoćni: ƒ/1.8 |
| Rezolucija prednje kamere, MP | 7 | 8 | 5 |
| Osetljivost blende | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Podržava bežičnu tehnologiju | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Satelitsko pozicioniranje | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Kapacitet baterije, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Zaštitni sistemi |
|
Samsung telefon ima samo skener lica | Xiaomi ima skener otiska prsta |
Kao što možete vidjeti iz tabele, specifikacije i uređaji Samsung, Xiaomi i Apple telefona su skoro isti. To samo govori o zdravoj konkurenciji i želji da svoj proizvod učinite boljim za korisnike. Svi proizvođači uvode najnovije tehnologije koje ne miruju i ubrzano se razvijaju.
Zaključak
Nije prošlo mnogo vremena od pojave prvog telefona. Tokom ovog perioda, evoluirali su od jednostavnog skupa dijelova do pametnih uređaja. Kombiniraju mnoge funkcije koje su prethodno bile dodijeljene drugim uređajima. I ovaj razvoj će se nastaviti.
