Как работает сотовая связь для чайников: Как работает сотовая связь

Содержание

Как работает сотовая связь

Многие задумываются о том, как работают сотовые сети, что происходит, когда мы нажимаем на кнопку вызова? Звоня друг другу, зачастую вызываемый абонент находится не только в пределах одного города, но даже и на другом континенте. Как же работает сотовая связь?


ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СОТОВОЙ СВЯЗИ

На большей части территории нашей страны размещается оборудование для сотовой связи, называется оно базовые станции. Их хорошо заметно на открытых площадях – в полях, между населенными пунктами. В городской черте их часто размещают на крышах зданий. Базовая станция способна уловить сигнал от смартфона на расстоянии до тридцати пяти километров, контакт между вышками осуществляется посредством специального служебного или голосового сигнала.

Активное развитие мобильной связи породило проблему, заключающуюся в ограничении частоты, а именно, рабочие каналы, расположенные близко, начали перекликаться, создавая помехи. Много лет наза была предложена идея, по которой определенный участок обслуживания оператором сотовой связи необходимо разбить на ячейки.

Каждая ячейка обслуживается специальным передатчиком, предполагающим фиксированный частотный диапазон и радиус действия. Такая система исключает помехи при использовании той же частоты, но уже в другой соте. Чтобы разделить определенную площадь на равные участки наиболее оптимальной является фигура с шестью углами, напоминающая пчелиную соту, так как установленная в центе соты антенна с круговой диаграммой будет обеспечивать свободный устойчивый доступ ко всем точкам ячейки. У всех сот есть собственная полоса частот и обслуживающая базовая станция. Ячейки смежного расположения не используют одинаковые частоты, тем самым исключая перекрестные помехи и интерференции, и наоборот, соты, располагающиеся далеко друг от друга могут использовать идентичные частоты.

КАК РАБОТАЮТ БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ

Когда смартфон пребывает в режиме ожидания, его приёмный механизм сканирует каналы системы. Если пользователь собираясь совершить звонок набирает номер аппарат автоматически находит станцию, которая располагается к нему ближе и посылает запрос о выделении голосового канала.
Те базовые станции, которые принимают ответный сигнал, перенаправляют его данные в центр коммутации, где происходит переключение разговора на ближайшую станцию к вызываемому абоненту с более высоким уровнем сигнала. В центре коммутации, также, определяют, какой оператор мобильной связи используется вызываемым абонентом.

В том случае, если звонок осуществляется между абонентами внутри одной сети, то в центре коммутации сразу происходит идентификация месторасположения вызываемого абонента, причем, неважно где находится человек: дома, в транспорте или в командировке в другой стране. Физическое месторасположение абонента ни коим образом не помешает соединению и осуществлению звонка. Если в центр коммутации поступает информация о том, что вызываемый абонент использует оператора другой связи, тогда запрос будет отправлен в центр коммутации другой сети. В общем-то, выходит, что система довольно проста, и как работает сотовая связь понятно. Интересным остается вопрос, как же выглядит устройство базовой станции: и здесь все просто – это всего лишь несколько металлических тумб, располагающихся на крышах зданий и для бесперебойной их работы достаточно качественной вентиляции.

ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОСТИ СВЯЗИ

Понятно, что в момент набора номера аппарат занимает незанятый канал с максимально возможным уровнем сигнала. Но, если в процессе разговора абонент начинает удаляться от базовой станции или условия расширения радиоволн ухудшатся – все это неблагоприятным образом скажется на связи и ее качестве. Логично, что ее улучшение происходит после переключения абонентов на другие, более устойчивые, каналы связи.

Каждая базовая станция имеет антенну, состоящую из нескольких элементов, так называемых секторов, отвечающих за «свою» площадь. Вертикальная составляющая антенны ответственна за связь с мобильными аппаратами, круглая – с контроллером. С учетом того, что одна станция чаще всего состоит из 6-ти секторов, и каждый из них способен принять минимум 70 звонков, после нехитрых вычислений выходит, что обслужить более 400 абонентов одновременно для нее не проблема. Такой производительности, зачастую, вполне достаточно. Но, случаются и внештатные ситуации, когда все абоненты всех операторов мобильной связи начинают звонить, например, на большие праздники (Новый Год), и базовые станции просто не справляются — начинаются перебои и помехи.
Тем не менее для средней загрузки шести секторов более чем достаточно.

Следует отметить, что в зависимости от площади населенного пункта и плотности населения операторы мобильной связи устанавливают базовые станции с разным диапазоном частот:
900 МГц. Установка такой станции более целесообразна в небольших городках, поселках городского типа и т.д. В данном режиме базовая станция охватывает площадь радиусом порядка 35 км, или даже 70 км если на данный момент она обслуживает малое количество мобильных устройств.
1 800 МГц. Оптимальный вариант для больших городов, когда необходимо проникнуть сквозь толщину бетонной стены, однако, даже при таком диапазоне частот в городской черте базовых станций понадобится намного больше, чем в малонаселенных пунктах.
2 100 МГц. Это связь нового, более современного поколения 3G.

Одна базовая станция способна поддерживать сразу все возможные частотные диапазоны. Основная задача базовых станций заключается в том, чтобы покрыть максимальную площадь земли и обеспечить большое количество абонентов качественной связью. То есть улавливать сигналы на таких же расстояниях, но не на земле, а в воздушном пространстве базовые станции не могут.

Официальный магазин смартфонов Highscreen
Каталог мобильных телефонов Хайскрин

: Технологии и медиа :: РБК

Протестировать приложение «для публичного мониторинга качества связи» в конце января призвал министр связи Николай Никифоров в своем микроблоге в Twitter, также он опубликовал ссылку для скачивания приложения в магазине Google Play для пользователей мобильной платформы Android. На данный момент приложение скачали от 1 тыс. до 5 тыс. раз (более конкретных цифр в Google Play не приводится).

Текущего числа пользователей приложения пока недостаточно для репрезентативности исследования качества связи по всей России, считает гендиректор «ТМТ Консалтинга» Константин Анкилов. Пять тысяч абонентов — это только десятки людей на каждый регион, для сравнения — в сетях операторов «большой четверки» зарегистрированы свыше 243 млн сим-карт по всей стране. Впрочем, такое приложение и исследование — это «лучше, чем ничего», считает Анкилов.

Читайте на РБК Pro

В будущем министерство планирует измерять не только покрытие, но и скорость соединения мобильного интернета, отметил собеседник РБК. Точных сроков запуска он не назвал. На вопрос о том, планируется ли выпустить версии для других операционных систем, помимо Android, представитель министерства не ответил.

Операторы ни при чем

Сами мобильные операторы не участвуют в этом проекте, сообщил представитель министерства. Представители МТС и «Т2 РТК холдинг» (бренд Tele2) подтвердили, что их компании непричастны к созданию приложения и карты. Представители «МегаФона» и «ВымпелКома» (бренд «Билайн») не стали комментировать, участвовали ли их компании в обсуждении или разработке сервиса.

О намерении создать приложение, показывающее качество покрытия, Минкомсвязи сообщало на заседании рабочих групп в Ассоциации документальной электросвязи (все операторы «большой четверки» являются ее членами), но никакой информации о самом сервисе, методологии и сроках его запуска операторы не получали, рассказал РБК источник, близкий к одному из операторов.

Сервис от Минкомсвязи отображает результаты замеров сигнала в открытом море, вне зоны действия сетей связи, а также отражает данные о покрытии ряда российских операторов, например, на Мальдивских островах, в Иордании, Тунисе и в других частях земного шара, где эти компании не работают, поэтому «непонятно, что конкретно замеряет данное приложение», отметил источник РБК, близкий к одному из операторов «большой четверки».

Методика любого тестирования должна быть универсальной и согласованной со всеми операторами, считает представитель МТС Дмитрий Солодовников. «Любой результат пользовательского теста нужно трактовать не столько как показатель качества услуг, сколько как уровень клиентского опыта, который может получить абонент с учетом ограничений его абонентского оборудования и тарифа», — отметил Солодовников.

Представитель «МегаФона» Юлия Дорохина надеется лишь, что анонсированное приложение Минкомсвязи «использует объективную методику оценки качества мобильной связи». У Tele2 создано для своих клиентов отдельное приложение для оценки качества связи, которым пользуются уже «десятки тысяч» абонентов, рассказал представитель компании Константин Прокшин.

Создание другого, похожего на сервис Минкомсвязи, приложения в прошлом году обсуждалось в рабочей группе в Союзе LTE (объединяет «ВымпелКом», «МегаФон», МТС и акционера Tele2 «Ростелеком»), напомнил Солодовников. Тогда инициатором выступал Роскомнадзор, который предлагал операторам профинансировать разработку, уточняет источник, близкий к одному из операторов «большой четверки». Ему неизвестна судьба инициативы Роскомнадзора. По словам Прокшина (Tele2 принимает участие в рабочих группах Роскомнадзора), обсуждение приложения «находится на начальном этапе».

Представитель Роскомнадзора не ответил на запрос РБК.

Автор

Елизавета Архангельская

Сравнительное исследование сотовых сетей: 2G, 3G и 4G

Беспроводная сотовая сеть 1-го поколения была введена в 1980-х годах, до тех пор в этом направлении были достигнуты различные успехи, и после 1G были представлены различные поколения, такие как сети 2G, 3G и 4G (антенны 4G).

Здесь, в этой статье, проводится краткое сравнение между сетями 2G, 3G и 4G, их эволюция и ее преимущества и недостатки, используемая схема канального кодирования и полоса частот, используемая в каждом поколении, обсуждалась в этой статье.

I. ВВЕДЕНИЕ

По мере необходимости первое поколение было разработано в 1980-х годах компанией «Ниппон телеграф и телефон» (NTT) в Токио. Таким образом, Япония была первой страной, которая коммерциализировала 1G. 1G основана на аналоговых сигналов на основе AMPS (Advance Мобильный телефон службы). Схема мультиплексирования FDMA (множественного доступа с частотным разделением) использовалась в 1G.

Из-за недостатков, таких как очень низкая емкость и аналоговая технология, 2G был представлен в 1990-х годах на основе стандарта GSM в Финляндии. У 2G было много преимуществ, как радиосигналы в 2G являются цифровыми, предлагали лучшую защиту по сравнению с 1G, обеспечили лучшее и эффективное использование доступного спектра, а также имели дополнительное средство текстовых услуг.

Его улучшенная версия также включает GPRS (General Packet Radio Service), которая обеспечивает доступ к Интернету.

С увеличением числа пользователей, использующих мобильные телефоны для доступа в Интернет, потребовалось более быстрое и надежное подключение к Интернету, и был представлен 3G. Концепция CDMA (множественный доступ с кодовым разделением) и WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением) была введена в 3G. NTT DoCoMo впервые коммерчески запустил его в Японии в начале 2000-х годов. [1]

Преимущество 3G также заключалось в обратной совместимости с существующими системами 2G.

Система связи 4G была впервые представлена в Финляндии в 2010 году. Концепция OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) используется в 4G. Скорость интернета в 4G может достигать 100 Мбит / с, благодаря чему можно наслаждаться приложениями, требующими очень высокой скорости, такими как онлайн-игры, потоковое видео высокой четкости и интерактивное телевидение.

II. 2G

2G основан на технологии GSM (Глобальная система мобильной связи). Система 2G использовала комбинацию TDMA (множественный доступ с временным разделением) и FDMA (множественный доступ с частотным разделением). Благодаря этому большее количество пользователей смогли подключиться одновременно в заданной полосе частот.
Как показано на рисунке, определенный частотный интервал делится на временные интервалы, поэтому несколько пользователей могут использовать определенный частотный интервал. Система GSM использует частотный спектр 25 МГц в диапазоне 900 МГц. В базовой сети 2G достигается скорость около 14,4 Кбит / с. Основной сетью, используемой в 2G, является PSTN (телефонная сеть общего пользования). Цепная коммутация используется в GSM.

Поскольку потребность в отправке данных по радиоинтерфейсу возросла, GPRS (общая служба пакетной радиосвязи) была забита существующей сетью GSM. Благодаря этому достигается оптимальная скорость до 150 Кбит / с. Тем не менее, когда возникла необходимость в увеличении скорости передачи данных, была введена EDGE (Enhanced Data GSM Environment), которая увеличила объем данных в четыре раза. [2] Также было возможно выполнить обновление существующей системы GPRS. EDGE также можно считать 2.5G.

III. 3G

Система 3G использует CDMA (множественный доступ с кодовым разделением) и WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением). CDMA — это метод, в котором уникальный код назначается каждому пользователю, использующему канал в это время. После назначения уникального кода в нем эффективно используется полностью доступная полоса пропускания. Благодаря этому очень большое количество пользователей могут использовать канал одновременно по сравнению с TDMA и FDMA.

Как показано на рисунке, каждому пользователю присваивается уникальный код, благодаря которому N каналов может быть сформировано за один раз. 3G использует частотный спектр от 15 МГц до 20 МГц, а полоса частот для 3G составляет от 1800 МГц до 2500 МГц. Максимальная скорость около 2 Мбит / с достигается в базовой системе 3G. WCDMA, также известная как UMTS (универсальная система мобильной связи), использует гораздо большую частоту карьерного роста, благодаря чему можно разместить большее количество пользователей по сравнению с CDMA. [3] Базовая сеть, используемая в системах 3G, представляет собой комбинацию коммутации каналов и коммутации пакетов.

Для дальнейшего увеличения скорости передачи данных были введены HSPA и HSPA + (высокоскоростной пакетный доступ). Благодаря HSPA + сети могут быть модернизированы для работы на широкополосных скоростях. Концепция MIMO (Multiple Input Multiple Output) была впервые представлена ​​в HSPA +. Благодаря этому скорость передачи данных может достигать 42 Мбит / с. [4] HSPA и HSPA + можно рассматривать как 3,5G и 3,75G соответственно. Метод модуляции, используемый в HSPA +, был 64-битным QAM.

MIMO — это метод, в котором концепция многолучевого распространения используется для улучшения радиолинии. Один и тот же сигнал принимается несколько раз на стороне приемника. За счет этого вероятность ошибки уменьшается, а общая производительность улучшается.

Еще одно преимущество в системе 3G — Hand-off. При этом пользовательское оборудование подключается к двум вышкам одновременно, из-за чего во время передачи не происходит сброса вызова.

IV. 4G

LTE (Long Term Evolution) — это стандарт мобильной связи 4G, основанный на технологиях GSM / EDGE и UMTS / HSPA. LTE использует CDMA или OFDM с несколькими несущими (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением). В OFDM поток, модулирующий высокую скорость передачи данных, разделяется и затем помещается на множество медленно модулированных узкополосных поднесущих с закрытым интервалом.


Диапазон частот, используемый в 4G, составляет от 2000 МГц до 8000 МГц и использует спектр частот от 5 МГц до 20 МГц. Максимальная скорость нисходящей линии связи около 100 Мбит / с и скорость восходящей линии связи около 50 Мбит / с достигается в системах LTE. Из-за такой высокой скорости передачи данных он может поддерживать приложения, требующие большой пропускной способности, такие как онлайн-игры, потоковое видео высокой четкости, передача голоса по IP.
Тип базовой сети, используемой в 4G, основан на IP. Сеть 4G имеет очень низкие задержки, имеет более широкий канал и агрегацию несущих до 100 МГц.

Двумя общими режимами LTE являются LTE FDD и LTE TDD.

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее десятилетие произошел огромный прогресс в области беспроводной связи и особенно в области сотовых сетей. Несмотря на то, что 4G был развернут во многих странах, технология 3G все еще широко распространена. Тем не менее, потребуется несколько лет, чтобы полностью перейти на системы 4G, и уже началась работа над технологиями 5G и их проблемами.

Использованные источники

[1]. E. Ezhilarasan and M. Dinakaran,’A review on mobile technologies: 3G, 4G and 5G’. 2017. Second International Conference on Recent Trends and Challenges in Computational Models. ISBN: 978-1-5090-4799-4.

[2]. Sapna Shukla, Varsha Khare, Shubhanshi Garg, Paramanand Sharma,’Comperative Study of 1G, 2G, 3G, 4G. 2013. Journal of Engineering Computers and Appied Science, Volume 2, No. 4, April 2013. ISSN: 2319-5606.

[3]. Qualcomm,’The evaluation of Mobile Technologies: 1G, 2G, 3G, 4G LTE’. June 2014.

[4]. gsma.com

[5]. K. Kumaravel.’Comparative Study of 3G and 4G in Mobile Technology’. 2011. International Journal of Computer Science Issues, Volume 8, Issue 5, No 3, September 2011, ISSN 1694-0814.


Стандарты связи 3G, 4G, 5G – в чем разница.

В новостях постоянно встречаются термины 3G, 4G, 5G. Давайте разберемся что это значит и в чем отличие. «G» означает «Generation», что переводится как «поколение». Кратко опишем все существующие на сегодня поколения связи и разберемся в чем разница.

3G

3G-интернет — это набор услуг, особливистью которых скоростной мобильный доступ с услугами сети интернет и технология радиосвязи, которая создает канал передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, скорость передачи данных от 1 до 3 Мбит / с.

В Украине 3G появился в 2015 году, что на 7-8 лет позже, чем в европейских странах.

4G

4G — технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит / с — высокомобильным и 1 Гбит / с — абонентам с низкой мобильностью.

Основное отличие сетей четвертого поколения от более ранних заключается в том, что технология 4G основана полностью на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G сочетает в себе как пакетную коммутацию, так и коммутацию каналов. Для передачи в 4G предусмотрены технологии VoLTE.

Кабмин Украины открыл диапазон 1800 МГц для внедрения 4G

Это означает, что было принято решение о гармонизации спектра для систем мобильной связи четвертого поколения в диапазоне 1800 МГц, которое позволит создать условия для внедрения 4G на территории Украины. Стоит отметить, что 4G будет не только быстрее, но и дороже, так что его следует ожидать сначала в крупных городах.

На сегодняшний день 170 стран, в том числе почти все государства Европы внедрили у себя 4G технологии.

5G

Пятое поколение мобильной связи, действует на основе стандартов телекоммуникаций, более современными существующих стандартов 4G / IMT-Advanced. Предполагается, что 5G обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, что позволит обеспечить большую доступность широкополосной мобильной связи и Интернета Вещей.

В настоящее время стандартов для развертывания 5G-сетей не существует.

Но прогнозируется, что к 2035 году инфраструктура 5G-сетей будет поддерживать 22 млн. Рабочих мест по всему земному шару.

Коммерческий запуск мобильной связи нового поколения, обозначается как 5G, планировался на 2020 год.

6G

Футурологи прогнозируют, что согласно «правилу 10 лет» появление сетей 6G следует ожидать до 2030 года. Скорость передачи данных будет 10-11 Гбит / с и задержка — 1-10 мс аналогичные поколению 5G.

Но уже в 2018 году китайские ученые начали разрабатывать новый стандарт мобильной связи шестого поколения. Одной из ключевых задач разработки и развития нового поколения связи является «общая машинизация», когда большинство рабочих человеческих задач делегируется машине. Пока эти разработки ведутся параллельно с технологиями 5G.

Материалы по теме: сотовая связь

Тип материала: == контент-сущность ==статьяновостьвопрос-ответсюжетонлайнмнениефотогалереядосьерецепт

Рубрика: == рубрика ==БлогиМН рекомендуетМедведев и ПутинГражданская активностьКавказ с Иваном СуховымГлобусОбщественная безопасностьНаука с Алексеем ТимошенкоМакроэкономика онлайнРегионыГрани спортаБольшая МоскваСоциальные обязательстваИнтервьюДень в цифрахКак работает бизнесКультурный процессКнижное дело с Наталией БабинцевойКультпоходВнутри «МН»Кино с ГладильщиковымСвободное времяИгры в Сочи20 лет без СССРАкадемияСправочникДневник 33 ММКФJust Do It с Ростиславом ВылегжанинымФутбольные СПЕЦии с Марией КоманднойКолумнистыФедор ЛукьяновАндрей НемзерМихаил БлинкинКонстантин ГаазеВладимир ГуревичРоман ВильфандДенис ГореловМихаил ЖванецкийТатьяна МалкинаСемен Новопрудский Наталия БабинцеваЮлия БедероваДмитрий БыковСтанислав ГридасовЕвгений ГришковецБорис ГрозовскийАндрей ДенисовАлександр ЛивергантЭльмар МуртазаевАнастасия НарышкинаСергей НехамкинЮлия ОсиповаБорис ПастернакАлексей СемихатовАлена СолнцеваПавел СуховАлексей ТимошенкоВладимир ТодресЛюдмила УлицкаяМихаил ФишманНиколай ПетровИван СуховМихаил ЗахаровАнтон ТабахМарсель СалиховВера СитнинаСэм ГринАндрей ЛитвиновИрина СтародубровскаяРичард РеджистерАлексей ГривачПатрик СилВячеслав КозловАнатолий БерштейнЮрий СимачевАлександр РадыгинМихаил КузыкЕвгений ШварцЛада ПрогуноваДанила АнтоновскийАркадий ДубновИрина ЦырулеваНадежда ИваницкаяДэниел ТрейзманАлександр МолотниковВладимир ЗерновАртем КобзевАндрей ЯковлевВасилий КашинОльга ШаминаМария ЭйсмонтВладимир МауДмитрий ФурманСергей ГуриевНаталия АкиндиноваСергей АлексашенкоЕвгений ЯсинАлександр БогомоловЕвгений ШлеменковВладимир ЮжаковПавел ПикулевМихаил КукушкинГалина ХованскаяМихаил МаргеловОльга ВендинаНаталья ОрловаДмитрий ДолгинСветлана АлексиевичВладимир НазаровНикита МкртчянИлья БлувштейнДарья ГусеваДарья МилославскаяРой МедведевЯна ЯковлеваФрэнсис ФукуямаМихаил ШияновРубен ЕниколоповВладимир ОвчинскийРоман ДзугаевАнна ЛевинскаяМихаил ПашкинГалина ПапернаяАлександр ТобакПавел ВоробьевВладимир ОрловАлексей СлаповскийВладимир МукомельУДАЛИТЬ Давид Мелик-ГусейновДмитрий КостальгинДавид Мелик-ГусейновАндрей ГригорьевКсения ТурковаНаталья ВолчковаМихаил ДмитриевВладимир ПантюшинМихаил КорчемкинСветлана АвдашеваМария ПомельниковаЕвгений НасыровМэтью ЛиннАлександр ДроновЕвгений МоисеевЕлена ПанфиловаЛариса БураковаБорис ФилипповОлег ВолковСергей ХрамовКэтрин ЭштонКэтрин ЭштонДебора Поппер Дэвид ОуэнСергей КанаевНиколай КопосовНикита ПетуховНикита ПетуховАндрей ЧернявскийРуслан ИбрагимовЛеонид ИгнатьевСтивен ХейвордТатьяна ОрловаЕлена ГерасимоваЕвгений ЯкушевКсения ЮдаеваНадежда ИвановаАлексей ЯрошенкоАлександр МилицкийАлександр МилицкийЧарльз РобертсонПавел КудюкинИван СтерлиговДжоэл КоткинМихаил ЧеркасовГригорий КуксинСергей ЕрмоленкоАлександр ЕрмоленкоПьеро ГецциАнтонио Гарсия ПаскуальЛоран Франсоле Олег БуклемишевОльга СвириденковаВиталий МожаровскийИван КоноваловВладимир ВоронковАлександра НестеренкоИгорь ДанилевскийЛеонид КацваНиколай СванидзеМария ГодуноваКонстантин КозловНаталия УшаковаСергей ДубининАлександр ФедутаЕлена ХуторныхАндрей ВырковскийПолина ЕременкоВладимир ТихомировСергей АгибаловАндрей РахмиловичСергей СмирновИгорь НиколаевАлексей БабетовАлександр КовальджиАлександр МорозовЛуиджи ЗингалесДмитрий ЯнинАндрей ДмитриевВасилий ГатовОлег ШамонаевНаталья КоныгинаНиколай КащеевЮрий БалегаВладимир СурдинПавел ЧиковАлина ТопорнинаАндрей СизовМаксим ПетроневичНиколай Кондрашов Сергей Маркедонов Евгений Москвичев Александр КыневМария КоганАлексей КокоринКонстантин СимоновВинсент РейнхартГеннадий ЕсаковОксана СинявскаяСергей ФилоновичКирилл КабановАндрей ВдовинЕвгения ПищиковаАлександр ГалушкаАлександр ОсиповАндрей СусаровУильям ПесекСергей КривенкоЛеонид ПолищукВсеволод БогдановАндрей СолдатовИрина БороганЕлена ДаниловичМаниша СингхАнурадж ГамбхирДжибак ДагуптаЭмиль ПаинВладимир ЭнтинДмитрий ТулинДитер ВермутАлексей ЗуйченкоЛюдмила КибальниковаСтэнли ФишерТатьяна ГаландерРэндалл ЛейнДжефф РивзДмитрий ВрубельТатьяна ЩербинаАнита ТуладхарЖуана ПерейраДирк МуирФилипп КарамАнна НиколаеваВиталий МанскийДоминик ГийомРоман ЗайтекМохаммад Реза ФарзинАлександр АбрамовАлександр АксененокАлександр ХрамчихинНеше ЭрбилРустем АгадамовОлег ЧерницкийРустем АдагамовМихаил ХазановЮрий ЛукановСергей ШклюдовБорис КагарлицкийАнтон НосикАлександр АдамскийНиколай КудрявцевЕкатерина БуторинаВсеволод БенигсенИван СлепцовАлексей СадыковДенис МатафоновОльга КрыштановскаяЛеонид ПерловЕвгений СатановскийОльга ПесковаВячеслав ПоставнинСветлана БабаеваАлександр ЖолковскийАндрей НикитинЭдвард ХьюМатвей ЛюбавскийВладимир ЖарихинСтивен УайтАлександр ШершуковМэри РидделлИгорь ЕфимовЛеонид ВелеховЧарльз ВыплошДмитрий БакБарбара ЭренрайхАлла БоголеповаЗубейда ЯфферЕвгений НадоршинАндрей КоротковДарья ВасилевскаяСергей АфонцевСергей ПереслегинТобиас РасмуссенАгустин РойтманВладимир АхмедовБорис ДубинАндрей МирошниченкоДоминик БраунингМихаил ЧернышАнатолий ОрелОлег ГрицаенкоЮрий КарашГеоргий КунадзеАнастасия СоловьеваСофья МакееваЛариса БерезоваяДжордж ФридманВиталий ШлыковНаталья Иванова-ГладильщиковаЯрослав КузьминовМаксим ДулиновЕвгений БарановскийВладимир МоторинНаталья МавлевичСергей ПархоменкоАлександр ПоляковОлег ВьюгинГерман ГрефКирилл МартыновАлексей ПанкинЕвгений АрхиповИрина АбанкинаВиктор БолотовРоджер МоррисНаталья СусееваИван ЧакаровЮрий МосковскийКарл ГертЕвгений АрсюхинНиколай ТебинИгорь ПоляковВладимир КружаловИгорь РедькинИлья СачковМихаил КозыревНаталья РожковаМалькольм КуперЕлена Тополева-СолдуноваМихаил ФедотовАлексей УлюкаевИлья СвиридовИван НовицкийНаталья БондаренкоИрина ТолмачеваВладимир МиловФрансуа ГодманСергей МиненкоВиктор Надеин-РаевскийГригорий МеламедовВладимир ЛуковМихаил МошкинИгорь ЗадоринАлексей КудринЕлена РыбаковаЭд ДоланОльга ДергуноваСергей КиселевИгорь ПанкратенкоДаниил ЦыганковСергей ЛузянинВиталий ПортниковИван ФилипповГузель УлумбековаИннокентий АндреевМартин ГилманАнатоль ЛивенБрендан О’НилВиктор ЛевашовАлександр РарВиктория МолодцоваТалис ПутниньшАрнис СаукаАртем ЖелтовВалид ФаресМихаил ДенисенкоГлавноеПолитикаЭкономикаВ миреКультураСпортОбществоБизнесГазетаПервая полосаСтрана20 лет без СССРСвободное времяСпортКультураAcademia / ОбразованиеAcademia / НаукаAcademia / ИсторияУДАЛИТЬ Бизнес / ФинансыБизнес / ФинансыЭкономика / БизнесМненияКрупный планГородМирЭнергия ЕвропыКарьераТехнологииЗдоровьеЧастные инвестиции100 подарковНедвижимостьПетербургский форумФото и видеоФоторепортажиВидеоИнфографикаПриложенияipadПредварительный просмотрАрхив Времени новостейАрхив ВН — Первая полосаАрхив ВН — Политика и экономикаАрхив ВН — ОбществоАрхив ВН — ПроисшествияАрхив ВН — ЗаграницаАрхив ВН — Бизнес и финансыАрхив ВН — КультураАрхив ВН — СпортАрхив ВН — Кроме тогоМненияУДАЛИТЬ Евгений Моисеевwoodwing импорт из свежего номератехническая рубрика: список номеров газетыАрхив Московских новостейОпросыКартаСпецпроект «Расширение Москвы»Расширение МосквыРасширение МосквыНовый сайтГазетаЭнергия ЕвропыСвободное времяСпортКультураAcademia / ОбразованиеAcademia / НаукаAcademia / ИсторияБизнес / ФинансыЭкономика / Бизнес20 лет без СССРКрупный планГородМирСтранаПервая полосаМоскваТранспортЛюди в городеГородская властьСтроительство&жильеЖКХПолитикаМеждународные отношенияПартииРегионыЗаконодателиПравительствоПрезидентБизнесСписок ForbesИнфраструктураРегуляторыПромышленностьПотребрынкиНефть&газФинансыЭкономикаПроисшествияПравоохранителиСудыКатастрофыТерактыКриминалВ миреАфрикаЭкс-СССРАзияБлижний ВостокЕвропаСШАОбществоОбразованиеТюрьмаКосмосРелигияПравозащитаАрмияСоциологияНациональный вопросЭкологияГражданская активностьИсторияЗдоровьеНаукаОбзор СМИКультураИзобразительное искусствоТеатрЛитератураМузыкаКиноПятницаСпортСпорт в фотографияхФигурное катаниеБиатлонФормула-1ТеннисХоккейФутболМненияКолумнистыМненияОнлайн-интервьюПодготовка интервьюИнтервью опубликованоДискуссииБлогиВнутри «МН»Игры в СочиГрани спортаСвободное времяКино с ГладильщиковымКнижное делоКультпоходКультурный процессМН рекомендуетГлобусНаука с Алексеем ТимошенкоСоциальные обязательстваОбщественная безопасностьГражданская активностьМакроэкономика онлайнКак работает бизнесБольшая МоскваКавказ с Иваном СуховымРегионыМедведев и Путин20 лет без СССРАкадемияСправочникИнтервьюДневник 33 ММКФВизуальный рядИнфографика ВидеоФотоITОпросыКамертонКарта точек распространенияимидж Телеканалы / радиостанцииРестораны-барыОтелиОрганизацииМузеиМед\спорт. центрыМагазиныИнститутыГосударственные структурыВокзалыБизнес центрыАэропортырозница Газетные автоматыКиоскиМагазиныКолумнистыВладимир МауМихаил ЗахаровФедор ЛукьяновМненияОрганизации (розничные сети)АиФ ЖелдорпрессЮжное АПЦентропечатьФДМ (внешние клиенты)ФДМРоспечатьРодина Пресс МК-СервисМетропресс/ Наша прессаСейлсПрессХаусГазетные автоматыКардосAЗС BPКардосAЗС BPAЗС BPЯзыковой центрКинотеатрАэропортыЛучшие школы МосквыОкругЦАОЮЗАОСВАОЗелАОЗАОЮАОЮВАОВАОСАОСЗАОТиНАО Профиль школыМатематикаФизикаЭкономикаКитайский языкАнглийский языкФранцузский языкНемецкий языкЛитератураИсторияПсихологияЭкологияХимияБиологияИнформатикаИспанский языкСотрудничество с ВУЗамиМГУМИЭММАИМГТУ им. БауманаНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»МФТИМосковский институт открытого образованияПервый МГМУ им. И.М. СеченоваРГГУГосударственный университет управленияРоссийский химико-технологический университет им. Д.И. МенделееваМосковская государственная художественно-промышленная академия имени С. Г. Финансовый университет при Правительстве РФРУДНВШЭРАНХ и ГС при Президенте РФИНЭОС им. А.Н.НесмеяноваИОНХ им. Н.С.КурнаковаИОХ им. Н.Д.ЗелинскогоНИУ МЭИ (Московский энергетический институт)Не сотрудничаетИнтервью с директоромШколы МосквыНабор в школуС 9 классаС 8 классаС 7 классаС 5 классаС 1 классаСудьба претендентаКарта выборов муниципальных депутатов в МосквеБитва президентовНовости редакцииБитва футболистовЕвро-2012 для чайниковСборныеКалендарь игр Евро-2012ТестыТестыОлимпиада-2012 для чайниковСпорт333Логотип В МосквеНовая интеллигенцияПоступок годаВласть с человеческим лицомГражданская активностьСоциальные проектыБизнес для жизниГород для людейГлавная страницаЭкспертыГород для людейСоциальные решенияКультурная средаПоступок годаИмпорт добраЖажда жизниЛауреаты 2012 Полезный бизнесТест годаwoodwing_newspaperЛоготип НедвижимостьМосквичиВсе серииО проекте

Только заголовки

Сотовая связь.

Откуда ты?

«Кто же придумал эти дебильные телефоны?» — ласково пролепетала симпатичная, незнакомая бабушка возле моего подъезда. Взгляд её был направлен на детскую площадку, где никто не играл и не бегал. Мамаши, папаши и их чада — все… были сосредоточены в своих телефонах! Я невольно тоже подумал, а действительно, кто этот человек и как случилось это «повальное мобилофильство» в нашей жизни?

Сегодня речь пойдёт о мобильной сотовой связи, её возникновении и общей ситуации. Расскажу о развитии и возможностях всех поколений. Как всегда — коротко, без сложностей и прямо в уши…

Человечество всегда стремилось к общению на расстоянии. Костры с дымом, барабаны, гонцы-золотые пятки, голуби. Не можем мы без этого. Никак. С появлением электричества этот способ общения и передачи информации приобрёл совсем другой вид. Я бы даже сказал — революционно другой. Но была одна сложность. Местоположение людей, которые общаются на расстоянии, было чётко фиксированным.

В 1888 году учёный со звучной фамилией Герц открыл электромагнитные волны и способы их, так сказать, обнаружения. На основе этих открытий Генрих Герц изобретает первый в мире радиоприёмник. Дальше — больше. Вскоре один хитрый итальянец внедрил в свой паромобиль приёмопередатчик радиосигнала. Передать можно было только короткие и длинные импульсы (азбука Морзе уже была), и вся конструкция имела очень большой вес и объём. Это можно считать первой мобильной связью. Технологию совершенствовали, ей стали пользоваться полиция и медицинская помощь. Но всё же это был односторонний контакт. Этакий пейджер тех времен. Сигнал посылался в автомобиль полиции, инспектор искал ближайший проводной телефон и перезванивал.

В 1934 Конгресс США создаёт Федеральную Комиссию Связи (ФКС), которая отвечает не только за проводную связь, но и рулит вопросами предоставления радиочастотных диапазонов. Приоритет получают госслужбы, медицина, спасатели. Далее таксисты и разные мирные и нужные услуги. У частных лиц аренда частоты не вызывает никакого интереса, ввиду кажущейся бесперспективности. И только после окончания второй мировой войны начали появляться заинтересованные…

17 июня 1946 года компания AT&T, лидер в области телефонии того времени, запускает первую в мире радиотелефонную связь для частных небедных клиентов. К примеру, только трубка весила в районе 50 кг. Но это никого не напугало, а даже наоборот. Услуга начала набирать стремительные обороты. И проблема возникла опять. Совсем в неожиданном месте. Частоты, что распределяла ФКС, стали пересекаться и давать жуткие помехи при связи.

В 1947 году происходят сразу два значимых события в мире радиотелефонии. Во-первых, сотрудники Bell Laboratories изобретают транзистор, что позволило уменьшить размеры как трубок, так и самого оборудования. Во-вторых, другие сотрудники всё той же компании предлагают идею принципа сотовой организации сетей мобильной связи. Это позволило решить проблему пересечения сигналов, близких по частоте и даже дало возможность использовать одну частоту много раз. Революция налицо!

Прошло долгих двадцать лет, прежде чем мир увидел настоящие сотовые сети и настоящий мобильный телефон. В 1973 году на крыше 51-этажного здания была запущена первая в мире базовая станция сотовой связи. Она могла обслуживать 30 человек и соединять их с любым наземным телефоном. И сделала такой прорыв — компания Motorola. Первый телефон получил название Dina-TAC, и в истории записан момент.

3 апреля 1973 года вице-президент компании Motorola вышел с трубкой, которая весила чуть больше килограмма, на улицы Нью-Йорка и позвонил самому главному из Bell Laboratories, сказав:

Привет, Джоэл! Это Мартин Купер. Мы это сделали, мать его…

Удивительно, но первая коммерческая сотовая сеть с 250 абонентами и частотой сигнала 400 МГц появилась в Бахрейне в 1978 году. Вот такая история…

Сотовая связь зашагала по планете большими уверенными шагами. Всё больше стран осознавали выгоду и преимущество этой технологии. Но вскоре мир опять столкнулся с двумя серьёзными проблемами в этой области. Первая — разные частоты в разных странах не давали гостям использовать свой мобильный телефон. Вторая — связь всё ещё была аналоговая. О безопасности данных не могло быть и речи. Это была сотовая связь первого поколения!

В 1982 году Европейская конференция связи, объединившая 26 стран, создаёт специальную группу — Groupe Special Mobile. Группа работает над созданием единого стандарта, и апогеем становится цифровой вариант сотовой связи с частотой 900 МГц. Немного подумав наперёд и осознавая перспективы, группа решает внести ещё одну частоту, равную 1800 МГц. Стандарт получает название — Global System for Mobile Communications, сокращённо — GSM. В 1992 году сначала Финляндия, затем Англия внедряют стандарт на государственном уровне. И очень быстро стандарт GSM стал расходиться по всему миру.

Ещё интереснее было у нас. В России. 26 лет назад товарищ Анатолий Собчак сделал первый в истории России звонок по мобильной связи. Да не кому-либо, а самому мэру города Сиэтла, Норману Райсу.

Обратите внимание на само устройство и на то, как его держит смелый испытатель.

Дельта Телеком — название первого оператора сотовой связи в России. Компания работала по американскому аналоговому стандарту NMT-450. Подключение стоило космических 5000 долларов. В эту цену входил сам телефон (модель на видео про первый звонок) и обслуживание. Аппарат программировался сразу на заводе, сим-карту не имел.

В 1994 году появился новый стандарт связи, работавший на частоте 890 МГц. Он тоже был аналоговым, но имел преимущество в плане дальности связи и ёмкости самих сетей. Связь заметно изменилась, и стало меньше помех. Но основным прорывом было то, что вес трубки уменьшился до 250-400 грамм. Прямо как сейчас. Кстати, последняя сеть такого стандарта была отключена в 2010 году в Новосибирске.

GSM в России. Первые SIM-карты

Для такой большой страны, как Россия, появление цифровых сотовых сетей второго поколения, безусловно, было знаковым событием. И лихие 90-е этому подтверждение. С приходом GSM уменьшился вес трубки, появилось несколько операторов связи, стало возможно отправить SMS, качество связи было хорошее и количество абонентов росло в геометрической прогрессии. Первую коммерческую сеть запустил оператор «МТС» в 1994 году. Лично помню очередь за сим-картами и трубками. В том же году начал работу «Северо-Западный GSM», который позже станет «Мегафоном». Эти операторы работали на частоте 900 МГц, но в 1997 году с более ёмкими сетями и частотой 1800 МГц на рынок приходит Билайн. Появляется роуминг, и цена связи с учётом конкуренции начинает снижаться. Всё больше людей могут позволить себе мобильную связь. Появляется легендарная модель Nokia 3310.

Следующей крупной эпохой можно назвать время, когда операторы начали предоставлять выход в Интернет. С тех пор протокол WAP — это мой любимый протокол! Вы только вдумайтесь… за абонентскую плату в 15 баксов и поминутную тарификацию в сети я получал… 64 кбит/секунду. И это максимум! Фантастическое время.

Как конкурент сетям GSM, стали появляться другие сети. Я бы даже сказал это другая технология, которая развивалась параллельно с GSM. CDMA — сеть, работающая на частоте 450 МГц, имеющая ряд «фишек», но всё равно проигравшая основным игрокам. Ярким примером являлся оператор «Скай-Линк».

Удивительный факт. До определённого времени у нас в России требовалось разрешение на ношение и использование мобильного телефона. Этот документ надо было носить с собой и предъявлять по первому требованию милиционера. Либо лютый штраф. Нигде в мире больше не существовало такой практики. Без комментариев…

Переходим к третьему поколению сотовой связи. 2001 год — появление протокола GPRS и первое (слегка неловкое) увлечение мобильным интернетом. Первым оператором, внедрившим протокол, был Билайн, остальные подтянулись чуть позже. Особого уважения у абонентов GPRS не заслужил, да и телефонов с его поддержкой было мало. Максимальная скорость обмена данными была 170 кбит/секунду. К примеру, за 55 долларов можно было купить пакет в 200 Мб. Ярким примером телефона с протоколом GPRS был Siemens S45.

Далее, следуя мобильной логике, появляется EDGE со скоростью в 470 Кб/секунду. Всё больше людей забывают про стационарные телефоны и пользуются исключительно сотовым. На дворе 2005 год. Всё круто, но… Сразу все три основных оператора делают очень красиво и появляется UMTS. Эпохальное появление 3G сетей. Скорость — 2 Мб/секунду. Производители телефонов, смартфонов и т.д. в экстазе. Чтобы представить это время, посмотрите на фото. Эти модели вызовут не одну горячую слезу…

До выхода первого айфона оставалось 2 года))…


Промежуточный (слово то какое) этап между третьим и четвёртым поколением наградил нас появлением так называемых 3.5G сетей. Сюда вошли — HSPA (до 15 Мб/с) и HSPA+ (до 21 Мб/с).

Первая LTE (4G) сеть появилась в городе Новосибирск у оператора Yota. Первым телефоном с поддержкой сетей четвёртого поколения стал HTC Thunderbolt. Теоретически LTE может работать на скоростях свыше 300 Мб, но практически скорость находится в районе 100 Мб. Массово технология получила развитие, начиная с 2012 года. Было выпущено неимоверное количество разных моделей, поддерживающих поколение 4G.

Факт. На каждого жителя нашей страны, включая стариков и детей, приходится по 2 купленные сим-карты. Связь в России является одной из самых дешёвых в Европе и мире, в целом.

Будущие поколения (5G, 6G, 7G)

В настоящее время мы уже знаем о разработках сетей пятого поколения. Некоторые даже имели возможность проверить лично эти безумные скорости. При сегодняшней инфраструктуре современных сетей скорость может достигать 3-4 Гб/секунду. Предел у 5G — 20 Гб/с. Просто невероятная скорость! 6G — учёные обещают к 2025-2027 годам! Но думаю, это будет раньше. Нечаянно не туда нажал и месячного трафика как будто и не было!).

Вот такая история, Друзья!…

Вакансии – вся Россия

Производство

Продажи и бытовое обслуживание

Строительство, недвижимость

Транспорт

Информационные технологии

Финансы

Вы можете выбрать другие области: Сфера деятельности Административная работа, секретариат, АХОБезопасность, службы охраныВысший менеджментГосударственная служба, некоммерческие организацииДобывающая промышленностьДомашний персоналЖКХ, эксплуатацияЗдравоохранение, спорт, красота, социальное обеспечениеИнформационные технологии, телекоммуникации, связьИскусство, культура и развлеченияКадровая служба, управление персоналомКонсалтинг, стратегическое развитие, управлениеЛегкая промышленностьЛесная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная промышленностьМаркетинг, реклама, PRМашиностроениеМеталлургия, металлообработкаОбразование, наукаПищевая промышленностьПродажи, закупки, снабжение, торговляПроизводствоРаботы, не требующие квалификацииРабочие специальностиСельское хозяйство, экология, ветеринарияСтроительство, ремонт, стройматериалы, недвижимостьТранспорт, автобизнес, логистика, склад, ВЭДТуризм, гостиницы, рестораныУслуги населению, сервисное обслуживаниеФинансы, кредит, страхование, пенсионное обеспечениеХимическая, нефтехимическая, топливная промышленностьЭлектроэнергетикаЮриспруденция

Как работают мобильные телефоны? — Объясни, что материал

Как работают мобильные телефоны? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Ходить и разговаривать, работать на тренироваться, всегда на связи, никогда не терять связь — мобильные телефоны значительно изменил образ жизни и работы. Никто точно не знает, сколько мало пластиковых телефонов есть в мире, но, по текущим оценкам, их более 8.3 миллиарда подписок. Это больше, чем население планеты! В развивающихся странах, где крупномасштабные наземные сети (обычные телефоны) подключены к стене) немногочисленны, более 93 процентов используемых телефонов сотовые телефоны. [1] Мобильные телефоны (также известные как сотовые телефоны и, в основном, в Европе, как мобильные телефоны или мобильные телефоны) — это радиотелефоны, которые направляют свои звонки через сеть мачт, подключенных к основной телефонной сети общего пользования. Вот как они работают.

Фото: Большинство людей сейчас используют смартфоны в качестве мобильных, которые на самом деле небольшие компьютеры со встроенной схемой сотового телефона. Еще в 1990-х сотовые телефоны были проще и их можно было использовать только для голосовых вызовов. Теперь сети стали быстрее и способны обрабатывать большие объемы трафика, смартфоны используются в качестве портативных центров связи, способных делать все, что вы можете делать с телефоном, цифровой камерой, MP3-плеером, спутниковой навигацией GPS и портативным компьютером.

Мобильные телефоны используют беспроводную технологию

Фото: Мобильные телефоны в прежнем виде. Эта Nokia датируется началом 2000-х годов и имеет выдвижную клавиатуру.Хотя в нем есть камера и несколько других основных функций, в нем ничего нет. как вычислительная мощность современного смартфона. Такие телефоны иногда называют «портативными» или «обычные телефоны», чтобы отличать их от iPhone и других смартфонов.

Хотя они выполняют ту же работу, наземные линии связи а мобильные телефоны работают совершенно по-другому. Наземные линии несут звонки по электрическим кабели. Вырезаны все сателлиты, оптоволоконные кабели, коммутация офисы и прочий раззматаз, а наземных линий не так уж и много отличается от игрушечных телефонов, которые вы могли бы сделать из куска нитка и пара банок с запеченной фасолью. Слова, которые вы говорите в конечном итоге пройдите по прямому проводному соединению между двумя телефонными трубками. Что Отличие сотового телефона в том, что он может отправлять и принимать звонки без проводов. связи любого рода. Как оно работает? Используя электромагнитное радиоволны, чтобы посылать и принимать звуки, которые обычно проходят по проводам.

Сидите ли вы дома, гуляете по улице, едете машина, или едешь в поезде, ты купаешься в море электромагнитного волны. ТВ и радио программы, сигналы от радиоуправляемых легковые автомобили, беспроводные телефонные звонки и даже беспроводные дверные звонки — все это работа с использованием электромагнитной энергии: волнообразные модели электричества и магнетизм, который невидимо проносится сквозь пространство со скоростью легкий (300 000 км или 186 000 миль в секунду).Сети сотовой связи на сегодняшний день самый быстрорастущий источник электромагнитной энергии в мире вокруг нас.

Рекламные ссылки

Как звонки по мобильному телефону путешествуют

Когда вы говорите по мобильному телефону, крошечный микрофон в трубке преобразует восходящие и нисходящие звуки вашего голоса в соответствующие диаграмма направленности электрических сигналов. Микрочип внутри телефона превращает эти сигналы в цепочки чисел. Номера упакованы в радиоволны и лучи из телефона антенна (в некоторых страны антенна называется антенной).Радиоволновые гонки через воздух со скоростью света, пока не достигнет ближайшего мачта для мобильного телефона.

Фото: Инженеры ремонтируют мачту мобильного телефона. Фото Брайена Ахо любезно предоставлено ВМС США.

Мачта принимает сигналы и передает их своей базовой станции, который эффективно координирует то, что происходит внутри каждой локальной части сети сотового телефона, которая называется клетка. С базовой станции вызовы направляются к месту назначения. Звонки, сделанные с мобильного телефона на другой мобильный телефон в той же сети, попадают в их пункт назначения, будучи направленным на базовую станцию, ближайшую к пункту назначения телефон и, наконец, сам телефон.Звонки на мобильный телефон другая сеть или наземная линия связи проходят более длинный путь. Они могут иметь должны быть направлены в основную телефонную сеть до того, как они достигнут их конечный пункт назначения.

Как мачты для мобильных телефонов помогают

На первый взгляд мобильные телефоны очень похожи на рации двусторонней связи и рации, где у каждого человека есть радио (содержащее как отправителя, так и получателя), которое напрямую пересылает сообщения туда и обратно, как теннис игроки возвращают мяч. Проблема с такими радиоприемниками в том, что вы можете использовать только так много из них в определенной области до того, как сигналы от одной пары абонентов начнут мешать тем от других пар абонентов.Вот почему мобильные телефоны намного сложнее и работают совершенно по-другому.

В трубке мобильного телефона есть радиопередатчик для отправки радиосигналов от телефон и радиоприемник для приема сигналов от других телефоны. Радиопередатчик и приемник не очень мощные, что означает, что мобильные телефоны не могут посылать сигналы на большие расстояния. Это не недостаток — это намеренная особенность их дизайна! Все, что нужно сделать мобильному телефону, — это связаться с местной мачтой и базовой станцией; базовая станция должна улавливать слабые сигналы от многих мобильных телефонов и маршрутизировать они направляются к месту назначения, поэтому мачты представляют собой огромные мощные антенны (часто устанавливаемые на холме или высоком здании). Если бы у нас не было мачт, нам потребовались бы сотовые телефоны с огромными антеннами и гигантскими блоками питания — а они быть слишком громоздким, чтобы быть мобильным. Мобильный телефон автоматически связывается с ближайшим сотовым (тот, у которого самый сильный сигнал) и использует для этого как можно меньше энергии (что делает его батарею работает как можно дольше и снижает вероятность того, что он создаст помехи другим телефонам поблизости).

Что делают клетки

Так зачем заморачиваться с ячейками? Почему мобильные телефоны просто не разговаривают друг с другом напрямую? Предположим, несколько все люди в вашем районе хотят использовать свои мобильные телефоны одновременно.Если все их телефоны отправляют и принимают звонки одинаково, используя одни и те же радиоволны, сигналы будут мешать и скремблироваться вместе, и будет невозможно отличить один звонок от другого. Один из способов обойти это — использовать разные радиоволны для разных звонков. Если каждый телефонный звонок использует немного разную частоту (количество колебаний вверх и вниз в радиоволне за одну секунду), звонки легко разделить. Они могут путешествовать по воздуху, как разные радиостанции, использующие разные диапазоны волн.

Это нормально, если одновременно звонят всего несколько человек. Но предположим, что вы находитесь в центре большого города, и миллионы людей все звонят сразу. Тогда вам понадобится столько же миллионов отдельных частот — больше, чем обычно доступно. Решение состоит в том, чтобы разделите город на более мелкие части, каждая из которых обслуживается своими мачтами и базовой станцией. Эти области то, что мы называем клетками, и они выглядят как лоскутное одеяло из невидимых шестиугольников. Каждый ячейка имеет свою базовую станцию ​​и мачты, и все вызовы, сделанные или полученные внутри этой ячейки, маршрутизируются через них.Ячейки позволяют системе обрабатывать намного больше вызовов одновременно, потому что каждая ячейка использует тот же набор частот, что и ее соседние ячейки. Чем больше ячеек, тем больше количество звонков, которые можно сделать за один раз. Вот почему городские районы имеют гораздо больше ячеек, чем сельские районы, и почему ячейки в городских районах значительно меньше.

Как сотовые телефоны обрабатывают звонки

На этом рисунке показаны два способа работы клеток.

Простой звонок

Если телефон в ячейке A вызывает телефон в ячейке B, звонок не проходить напрямую между телефонами, но от первого телефона к мачте A и его базовой станции, затем к мачте B и его базовой станции, а затем ко второму телефону.

Звонок в роуминге

Мобильные телефоны, которые перемещаются между ячейками (когда люди пешком или за рулем) регулярно посылают сигналы туда и обратно близлежащие мачты, так что в любой момент времени сеть сотовой связи всегда знает, какая мачта к какому телефону ближе всего.

Если пассажир автомобиля звонит, а машина едет между ячейками C, D и E, телефон вызов автоматически «передается» (передается от ячейки к ячейке), поэтому звонок не прерывается.

Ключом к пониманию клеток является осознание того, что мобильные телефоны и мачты, с которыми они общаются, являются предназначен для посылки радиоволн только в ограниченном диапазоне; что эффективно определяет размер ячеек. Также стоит отметить, что это упрощенное изображение; точнее сказать, что мачты расположены на пересечении ячеек, но это немного легче понять, как я им показал.

Типы сотовых телефонов

Первые мобильные телефоны использовали аналоговую технологию. Это в значительной степени то, как могут работать телефоны с запеченной фасолью. Когда вы говорите на запеченная фасоль может звонить, ваш голос заставляет струну колебаться вверх и вниз (так быстро, что вы этого не видите). Вибрации поднимаются и опускаются, как твой голос.Другими словами, это аналог вашего голос — вот почему мы называем эту технологию аналоговой. Некоторые наземные линии все еще работают таким образом сегодня.

Большинство мобильных телефонов работают с использованием цифровых технологий: они превращают звуки вашего голоса в набор цифр (цифр), а затем луч их по воздуху. Использование цифровых технологий дает много преимуществ. Это означает, что мобильные телефоны могут использоваться для отправки и получения компьютеризированных данных. Вот почему большинство мобильных телефонов теперь могут отправлять и получать текстовые сообщения (SMS). сообщения, веб-страницы, музыкальные файлы MP3 и цифровые фотографии.Цифровые технологии позволяют шифровать звонки по мобильному телефону (зашифровано с использованием математической код) перед тем, как покинуть телефон отправителя, чтобы перехватчики не могли перехватить их. (Это было большой проблемой с более ранними аналоговыми телефонами, который любой мог перехватить с помощью миниатюрного радиоприемника, называемого сканер.) Это делает цифровые мобильные телефоны намного более безопасными.

Мир мобильных телефонов

Мобильные телефоны кардинально изменили способ общения в мире. В начале 1990-х гг. только один процент населения мира владеет мобильным телефоном; Cегодня, во все большем числе стран люди тратят больше времени на мобильные телефоны, чем на их стационарные телефоны.Согласно МСЭ-Т, в 2001 году только 58 процентов населения мира имело доступ к сети сотовой связи (2G); к 2019 году этот показатель вырос до 98,8 процента. Также к 2019 г. более 8,3 миллиарда абонентов сотовой связи — немного больше, чем количество людей на планете. Мобильные телефоны также сделали большой скачок в доступе к Интернету. В конце 2016 года мобильный интернет-трафик (смартфоны и планшеты) впервые превысил трафик настольных компьютеров. К концу 2019 года 83 процента населения мира имели активные подписки на мобильный широкополосный доступ с использованием мобильных телефонов, и этот срок закончился. в пять раз больше, чем у традиционного проводного широкополосного доступа (всего 14.9 процентов). [2]

Диаграмма

: Подписки на сотовые телефоны: Наиболее значительный рост количества абонентов мобильных телефонов произошел в развивающихся странах, на которые в настоящее время приходится около 80 процентов подписок. Источник: построено на основе данных от 28 октября 2019 г. Международный союз электросвязи (ITU).

Мобильные телефоны также используются разными людьми по-разному. Еще в начале 2000-х мобильные телефоны использовались полностью. для голосовых разговоров и отправки коротких «текстов» (текстовые сообщения, также известные как SMS-сообщения).Многие люди владели мобильным телефоном исключительно для случайного использования в экстренных случаях; и это до сих пор остается популярной причиной для обладания телефоном (согласно FCC, около 70 процентов всех вызовов службы экстренной помощи в США совершаются с мобильных). Сегодня смартфоны есть повсюду, и люди используют их для электронной почты, просмотра веб-страниц, загрузка музыки, социальные сети и запуск всевозможных приложений. В то время как старомодные сотовые телефоны полностью полагались на приличный сигнал из сотовой сети, смартфоны при необходимости переключались между обычными сетями и Wi-Fi.Если старые сотовые телефоны были буквально «мобильными телефонами» (стационарные беспроводные телефоны), современные смартфоны — это, по сути, карманные компьютеры, которые просто делают телефонные звонки. Вы можете увидеть, насколько сильно изменились телефоны внутри компании, на фотографиях в поле ниже.

Мобильные телефоны и мобильная широкополосная связь

Если вы хотите узнать, как сети мобильных телефонов превратились из чисто голосовых сетей в являются важной частью Интернета, см. нашу отдельную статью о широкополосный и мобильный широкополосный доступ.Он также охватывает все эти сбивающие с толку сокращения, такие как FDMA, TDMA, CDMA, WCDMA и HSDPA / HSPA.

Что внутри вашего телефона?

Фото: Мобильные телефоны в прошлом и настоящем. Слева: Motorola V66 примерно 2000 г., Nokia 106 примерно 2010 г. и смартфон LG серии G. Я буду разбирать Motorola и LG.

Сломанный телефон — замечательная вещь, если вам, как и мне, нравится выяснять, как все работает. Неудивительно, что здесь много В современных смартфонах происходит больше, чем в обычных мобильных телефонах, которые люди носили с собой около 20 лет назад.Старые телефоны были просто телефонами; Смартфоны — это компьютеры, оснащенные всевозможными устройствами, от считывателей отпечатков пальцев до электронных платежных чипов. Но хотя телефоны кардинально изменились, проблемы разработки нового телефона во многом остались такими же, как и всегда: как упаковать все эти компоненты в достаточно маленькое пространство, снизить их общий вес и избежать их? перегрев? Как вы гарантируете, что критически важные компоненты, такие как микрофоны, громкоговорители и антенны, продолжат работать эффективно, даже если они миниатюрны?

Внутри классический телефон

Самая большая разница между старыми телефонами и новыми в том, что старые имеют клавиатуры и маленькие ЖК-экраны, в то время как у смартфонов есть сенсорные экраны, которые полностью избавляют от необходимости в клавиатуре (им по-прежнему нужно несколько кнопок для включения и выключения питания и управления громкостью динамика).В старых телефонах клавиатура, как правило, является одной из «мембранных»: вместо движущихся клавиш на ней есть мягкие резиновые кнопки, которые нажимают на электрические контакты на печатной плате (PCB) ниже.

Фото: Слева: Верхняя сторона клавиатуры старого телефона Motorola представляет собой так называемую резиновую мембрану, тонкий лист эластичного пластика с «клавишами», которые нажимают, чтобы установить электрический контакт с печатной платой ниже. Справа: каждая клавиша прижимает маленький круглый штифт к соответствующей части печатной платы (маленькие точки).Клавиатура также снабжена светодиодами (восемь прямоугольников с белыми контурами), которые загораются, когда вы звоните или принимаете вызов.

К сожалению, цифровые гаджеты не так интересны (или их легко понять), как механические: большинство хороших вещей происходит внутри микросхем, вне поля зрения, и вы не можете понять, как работает микросхема, просто глядя на это. Сняв клавиатуру, плата под ней не представляет особого интереса, но обратите внимание на золотую антенну, идущую вокруг нее.Вот почему такому мобильному телефону не нужна длинная телескопическая (выдвижная) антенна.

Фото: основная плата телефона Motorola V66 находится прямо под клавиатурой и над аккумуляторным отсеком.

Другая сторона печатной платы немного интереснее:

  1. ЖК-экран, подключенный к клавиатуре с помощью ленточного кабеля.
  2. Гнездо для наушников.
  3. Разъем аккумулятора
  4. Зарядное устройство и разъем кабеля для подключения к компьютеру.
  5. Радиаторы / экран для микросхем на печатной плате.
  6. Пьезоэлектрический зуммер.
  7. Микросхема управления зуммером
  8. Антенный разъем — соединяет небольшую внешнюю антенну с золотой антенной, проходящей вокруг печатной платы.

Фото: задняя сторона основной платы телефона Motorola V66.

Внутри смартфона

Как и следовало ожидать, внутри смартфона происходит гораздо больше. Я не разбирал экран (он находится прямо под монтажной платой с правой стороны), но вот некоторые другие вещи, которые вы найдете:

Фото: Основная плата от более современного смартфона LG G-серии.

  1. Контактные соединения между верхней (фотография слева) и нижней (фотография справа) частями печатной платы.
  2. Радиатор / экран для микросхем процессора. (Серое вещество, которое вы видите здесь, представляет собой термопасту — своего рода теплопроводящую слизь, которая помогает улучшить охлаждение.) Здесь находится кнопка включения / выключения питания.
  3. Антенные разъемы NFC (для бесконтактных платежей).
  4. Инфракрасный фокусирующий луч для камеры.
  5. 13-мегапиксельная основная цифровая камера.
  6. Фонарик / вспышка фотоаппарата.
  7. Четырехъядерный процессор Qualcomm Snapdragon.
  8. Слот для карты Micro SD (позволяет увеличить объем памяти до 32 ГБ).
  9. Слот для карты Micro-SIM
  10. Литий-ионный аккумулятор (емкость 3000 мАч).
  11. Полностью пластиковый корпус с отделкой «матовый металл» создает впечатление металлического корпуса с пятнами отпечатков пальцев.
  12. Разъем для наушников.
  13. Микрофон.
  14. Разъем USB и зарядки.
  15. Громкоговоритель.
  16. Привинченная пластиковая прокладка защищает печатную плату и компоненты, когда вы открываете корпус для замены батареи.
  17. Винты!
  18. Больше контактных соединений между верхней и нижней платами.

Кто изобрел мобильные телефоны?

Фото: оригинальный дизайн радиотелефонной системы (мобильного телефона) Мартина Купера, подана как патентная заявка в 1973 году. Обратите внимание на то, что мобильная часть образует полностью отдельную систему (показана синим справа), которая взаимодействует с существующей общедоступной сетью (показана слева красным). Отдельные мобильные телефоны (бирюзовый край справа) связываются с ближайшими мачтами и базовыми станциями с помощью радиоволн (желтые зигзаги).Патентный чертеж любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как мы перешли от наземных линий связи к мобильным телефонам? Вот краткая история:

  • 1873: британский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) опубликовал теорию электромагнетизма, объясняя, как электричество может создавать магнетизм и наоборот. Узнать больше о его работах в нашей основной статье о магнетизме.
  • 1876: изобретатель шотландского происхождения Александр Грэм Белл (1847–1922) разработал первый телефон, живя в Соединенных Штатах. (хотя есть некоторые споры о том, был ли он на самом деле первоначальным изобретателем).Позже Белл разработал так называемый «фотофон», который мог отправлять и принимать телефонные звонки с помощью световых лучей. Поскольку он задумывался как беспроводной телефон, он действительно был далеким предком современного мобильного телефона.
  • 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) создал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
  • 1894: британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940) отправил первое сообщение с помощью радиоволн в Оксфорд, Англия.
  • 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) послал радиоволны через Ла-Манш.К 1901 году Маркони прислал радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда. Маркони помнят как отец радио, но такие пионеры, как Герц и Лодж, были не менее важны.
  • 1906: американский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс для кораблей с радиоприемниками в Атлантическом океане.
  • 1920-е годы: службы экстренной помощи начали экспериментировать с громоздкими радиотелефоны.
  • 1940-е годы: мобильные радиотелефоны начали становиться популярными среди службы экстренной помощи и такси.
  • 1946: AT&T и Southwestern Bell представили свой мобильный телефон Телефонная система (МТС) для радиосвязи между автомобилями.
  • 1960-е: Bell Laboratories (Bell Labs) разработала мобильный Metroliner сотовые телефоны в поездах.
  • 1973: Мартин Купер (1928–) из Motorola сделала первый звонок по мобильному телефону, используя свой прототип DynaTAC весом 28 фунтов.
  • 1975: Купер и его коллеги получили патент на их радиотелефонная система.Их оригинальный дизайн показан на картинке, которую вы можете увидеть здесь.
  • 1978: Аналоговая мобильная телефонная система (AMPS) была представлена ​​в Чикаго. Иллинойс Белл и AT&T.
  • 1982: Европейские телефонные компании согласовали всемирный стандарт для как будут работать мобильные телефоны, которая получила название Groupe Speciale Mobile и позже Глобальная система мобильной связи (GSM).
  • 1984: Motorola DynaTAC стала первой в мире коммерческой портативный мобильный телефон. Взгляните на фотографию Мартина Купера и его DynaTAC.
  • 1995: GSM и аналогичная система под названием PCS (Personal Службы связи) были приняты в США.
  • 2001: GSM захватил более 70 процентов мобильных телефонов в мире рынок.
  • 2000-е: Выпущены мобильные телефоны третьего поколения (3G и 3.5G) с более быстрые сети, доступ в Интернет, загрузка музыки и многое другое расширенные функции на основе цифровых технологий.
  • 2007: iPhone от Apple произвел революцию в мире мобильных телефонов, упаковав то, что эффективно миниатюрный компьютер с сенсорным управлением в гаджет, такой же, как и обычный сотовый телефон.
  • 2013: Мобильные телефоны празднуют свое 40-летие.
  • 2020: количество абонентов мобильных телефонов достигло 8,3 миллиарда. Около 80 процентов из них находятся в развивающихся странах.
Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

История мобильных телефонов

Список литературы

  1. ↑ Статистика подписки на мобильные телефоны взята из статистики Международного союза электросвязи ООН (ITU).
  2. ↑ Если не указано иное, все статистические данные в этом параграфе взяты из статистики Международного союза электросвязи (ITU) ООН.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Мобильные телефоны. Получено с https://www.explainthatstuff.com/cellphones.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают мобильные телефоны? — Объясни, что материал

Как работают мобильные телефоны? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Ходить и разговаривать, работать на тренироваться, всегда на связи, никогда не терять связь — мобильные телефоны значительно изменил образ жизни и работы. Никто точно не знает, сколько мало пластиковых телефонов есть в мире, но, по текущим оценкам, их более 8.3 миллиарда подписок. Это больше, чем население планеты! В развивающихся странах, где крупномасштабные наземные сети (обычные телефоны) подключены к стене) немногочисленны, более 93 процентов используемых телефонов сотовые телефоны. [1] Мобильные телефоны (также известные как сотовые телефоны и, в основном, в Европе, как мобильные телефоны или мобильные телефоны) — это радиотелефоны, которые направляют свои звонки через сеть мачт, подключенных к основной телефонной сети общего пользования. Вот как они работают.

Фото: Большинство людей сейчас используют смартфоны в качестве мобильных, которые на самом деле небольшие компьютеры со встроенной схемой сотового телефона.Еще в 1990-х сотовые телефоны были проще и их можно было использовать только для голосовых вызовов. Теперь сети стали быстрее и способны обрабатывать большие объемы трафика, смартфоны используются в качестве портативных центров связи, способных делать все, что вы можете делать с телефоном, цифровой камерой, MP3-плеером, спутниковой навигацией GPS и портативным компьютером.

Мобильные телефоны используют беспроводную технологию

Фото: Мобильные телефоны в прежнем виде. Эта Nokia датируется началом 2000-х годов и имеет выдвижную клавиатуру.Хотя в нем есть камера и несколько других основных функций, в нем ничего нет. как вычислительная мощность современного смартфона. Такие телефоны иногда называют «портативными» или «обычные телефоны», чтобы отличать их от iPhone и других смартфонов.

Хотя они выполняют ту же работу, наземные линии связи а мобильные телефоны работают совершенно по-другому. Наземные линии несут звонки по электрическим кабели. Вырезаны все сателлиты, оптоволоконные кабели, коммутация офисы и прочий раззматаз, а наземных линий не так уж и много отличается от игрушечных телефонов, которые вы могли бы сделать из куска нитка и пара банок с запеченной фасолью.Слова, которые вы говорите в конечном итоге пройдите по прямому проводному соединению между двумя телефонными трубками. Что Отличие сотового телефона в том, что он может отправлять и принимать звонки без проводов. связи любого рода. Как оно работает? Используя электромагнитное радиоволны, чтобы посылать и принимать звуки, которые обычно проходят по проводам.

Сидите ли вы дома, гуляете по улице, едете машина, или едешь в поезде, ты купаешься в море электромагнитного волны. ТВ и радио программы, сигналы от радиоуправляемых легковые автомобили, беспроводные телефонные звонки и даже беспроводные дверные звонки — все это работа с использованием электромагнитной энергии: волнообразные модели электричества и магнетизм, который невидимо проносится сквозь пространство со скоростью легкий (300 000 км или 186 000 миль в секунду).Сети сотовой связи на сегодняшний день самый быстрорастущий источник электромагнитной энергии в мире вокруг нас.

Рекламные ссылки

Как звонки по мобильному телефону путешествуют

Когда вы говорите по мобильному телефону, крошечный микрофон в трубке преобразует восходящие и нисходящие звуки вашего голоса в соответствующие диаграмма направленности электрических сигналов. Микрочип внутри телефона превращает эти сигналы в цепочки чисел. Номера упакованы в радиоволны и лучи из телефона антенна (в некоторых страны антенна называется антенной).Радиоволновые гонки через воздух со скоростью света, пока не достигнет ближайшего мачта для мобильного телефона.

Фото: Инженеры ремонтируют мачту мобильного телефона. Фото Брайена Ахо любезно предоставлено ВМС США.

Мачта принимает сигналы и передает их своей базовой станции, который эффективно координирует то, что происходит внутри каждой локальной части сети сотового телефона, которая называется клетка. С базовой станции вызовы направляются к месту назначения. Звонки, сделанные с мобильного телефона на другой мобильный телефон в той же сети, попадают в их пункт назначения, будучи направленным на базовую станцию, ближайшую к пункту назначения телефон и, наконец, сам телефон.Звонки на мобильный телефон другая сеть или наземная линия связи проходят более длинный путь. Они могут иметь должны быть направлены в основную телефонную сеть до того, как они достигнут их конечный пункт назначения.

Как мачты для мобильных телефонов помогают

На первый взгляд мобильные телефоны очень похожи на рации двусторонней связи и рации, где у каждого человека есть радио (содержащее как отправителя, так и получателя), которое напрямую пересылает сообщения туда и обратно, как теннис игроки возвращают мяч. Проблема с такими радиоприемниками в том, что вы можете использовать только так много из них в определенной области до того, как сигналы от одной пары абонентов начнут мешать тем от других пар абонентов.Вот почему мобильные телефоны намного сложнее и работают совершенно по-другому.

В трубке мобильного телефона есть радиопередатчик для отправки радиосигналов от телефон и радиоприемник для приема сигналов от других телефоны. Радиопередатчик и приемник не очень мощные, что означает, что мобильные телефоны не могут посылать сигналы на большие расстояния. Это не недостаток — это намеренная особенность их дизайна! Все, что нужно сделать мобильному телефону, — это связаться с местной мачтой и базовой станцией; базовая станция должна улавливать слабые сигналы от многих мобильных телефонов и маршрутизировать они направляются к месту назначения, поэтому мачты представляют собой огромные мощные антенны (часто устанавливаемые на холме или высоком здании).Если бы у нас не было мачт, нам потребовались бы сотовые телефоны с огромными антеннами и гигантскими блоками питания — а они быть слишком громоздким, чтобы быть мобильным. Мобильный телефон автоматически связывается с ближайшим сотовым (тот, у которого самый сильный сигнал) и использует для этого как можно меньше энергии (что делает его батарею работает как можно дольше и снижает вероятность того, что он создаст помехи другим телефонам поблизости).

Что делают клетки

Так зачем заморачиваться с ячейками? Почему мобильные телефоны просто не разговаривают друг с другом напрямую? Предположим, несколько все люди в вашем районе хотят использовать свои мобильные телефоны одновременно.Если все их телефоны отправляют и принимают звонки одинаково, используя одни и те же радиоволны, сигналы будут мешать и скремблироваться вместе, и будет невозможно отличить один звонок от другого. Один из способов обойти это — использовать разные радиоволны для разных звонков. Если каждый телефонный звонок использует немного разную частоту (количество колебаний вверх и вниз в радиоволне за одну секунду), звонки легко разделить. Они могут путешествовать по воздуху, как разные радиостанции, использующие разные диапазоны волн.

Это нормально, если одновременно звонят всего несколько человек. Но предположим, что вы находитесь в центре большого города, и миллионы людей все звонят сразу. Тогда вам понадобится столько же миллионов отдельных частот — больше, чем обычно доступно. Решение состоит в том, чтобы разделите город на более мелкие части, каждая из которых обслуживается своими мачтами и базовой станцией. Эти области то, что мы называем клетками, и они выглядят как лоскутное одеяло из невидимых шестиугольников. Каждый ячейка имеет свою базовую станцию ​​и мачты, и все вызовы, сделанные или полученные внутри этой ячейки, маршрутизируются через них.Ячейки позволяют системе обрабатывать намного больше вызовов одновременно, потому что каждая ячейка использует тот же набор частот, что и ее соседние ячейки. Чем больше ячеек, тем больше количество звонков, которые можно сделать за один раз. Вот почему городские районы имеют гораздо больше ячеек, чем сельские районы, и почему ячейки в городских районах значительно меньше.

Как сотовые телефоны обрабатывают звонки

На этом рисунке показаны два способа работы клеток.

Простой звонок

Если телефон в ячейке A вызывает телефон в ячейке B, звонок не проходить напрямую между телефонами, но от первого телефона к мачте A и его базовой станции, затем к мачте B и его базовой станции, а затем ко второму телефону.

Звонок в роуминге

Мобильные телефоны, которые перемещаются между ячейками (когда люди пешком или за рулем) регулярно посылают сигналы туда и обратно близлежащие мачты, так что в любой момент времени сеть сотовой связи всегда знает, какая мачта к какому телефону ближе всего.

Если пассажир автомобиля звонит, а машина едет между ячейками C, D и E, телефон вызов автоматически «передается» (передается от ячейки к ячейке), поэтому звонок не прерывается.

Ключом к пониманию клеток является осознание того, что мобильные телефоны и мачты, с которыми они общаются, являются предназначен для посылки радиоволн только в ограниченном диапазоне; что эффективно определяет размер ячеек.Также стоит отметить, что это упрощенное изображение; точнее сказать, что мачты расположены на пересечении ячеек, но это немного легче понять, как я им показал.

Типы сотовых телефонов

Первые мобильные телефоны использовали аналоговую технологию. Это в значительной степени то, как могут работать телефоны с запеченной фасолью. Когда вы говорите на запеченная фасоль может звонить, ваш голос заставляет струну колебаться вверх и вниз (так быстро, что вы этого не видите). Вибрации поднимаются и опускаются, как твой голос.Другими словами, это аналог вашего голос — вот почему мы называем эту технологию аналоговой. Некоторые наземные линии все еще работают таким образом сегодня.

Большинство мобильных телефонов работают с использованием цифровых технологий: они превращают звуки вашего голоса в набор цифр (цифр), а затем луч их по воздуху. Использование цифровых технологий дает много преимуществ. Это означает, что мобильные телефоны могут использоваться для отправки и получения компьютеризированных данных. Вот почему большинство мобильных телефонов теперь могут отправлять и получать текстовые сообщения (SMS). сообщения, веб-страницы, музыкальные файлы MP3 и цифровые фотографии.Цифровые технологии позволяют шифровать звонки по мобильному телефону (зашифровано с использованием математической код) перед тем, как покинуть телефон отправителя, чтобы перехватчики не могли перехватить их. (Это было большой проблемой с более ранними аналоговыми телефонами, который любой мог перехватить с помощью миниатюрного радиоприемника, называемого сканер.) Это делает цифровые мобильные телефоны намного более безопасными.

Мир мобильных телефонов

Мобильные телефоны кардинально изменили способ общения в мире. В начале 1990-х гг. только один процент населения мира владеет мобильным телефоном; Cегодня, во все большем числе стран люди тратят больше времени на мобильные телефоны, чем на их стационарные телефоны.Согласно МСЭ-Т, в 2001 году только 58 процентов населения мира имело доступ к сети сотовой связи (2G); к 2019 году этот показатель вырос до 98,8 процента. Также к 2019 г. более 8,3 миллиарда абонентов сотовой связи — немного больше, чем количество людей на планете. Мобильные телефоны также сделали большой скачок в доступе к Интернету. В конце 2016 года мобильный интернет-трафик (смартфоны и планшеты) впервые превысил трафик настольных компьютеров. К концу 2019 года 83 процента населения мира имели активные подписки на мобильный широкополосный доступ с использованием мобильных телефонов, и этот срок закончился. в пять раз больше, чем у традиционного проводного широкополосного доступа (всего 14.9 процентов). [2]

Диаграмма

: Подписки на сотовые телефоны: Наиболее значительный рост количества абонентов мобильных телефонов произошел в развивающихся странах, на которые в настоящее время приходится около 80 процентов подписок. Источник: построено на основе данных от 28 октября 2019 г. Международный союз электросвязи (ITU).

Мобильные телефоны также используются разными людьми по-разному. Еще в начале 2000-х мобильные телефоны использовались полностью. для голосовых разговоров и отправки коротких «текстов» (текстовые сообщения, также известные как SMS-сообщения).Многие люди владели мобильным телефоном исключительно для случайного использования в экстренных случаях; и это до сих пор остается популярной причиной для обладания телефоном (согласно FCC, около 70 процентов всех вызовов службы экстренной помощи в США совершаются с мобильных). Сегодня смартфоны есть повсюду, и люди используют их для электронной почты, просмотра веб-страниц, загрузка музыки, социальные сети и запуск всевозможных приложений. В то время как старомодные сотовые телефоны полностью полагались на приличный сигнал из сотовой сети, смартфоны при необходимости переключались между обычными сетями и Wi-Fi.Если старые сотовые телефоны были буквально «мобильными телефонами» (стационарные беспроводные телефоны), современные смартфоны — это, по сути, карманные компьютеры, которые просто делают телефонные звонки. Вы можете увидеть, насколько сильно изменились телефоны внутри компании, на фотографиях в поле ниже.

Мобильные телефоны и мобильная широкополосная связь

Если вы хотите узнать, как сети мобильных телефонов превратились из чисто голосовых сетей в являются важной частью Интернета, см. нашу отдельную статью о широкополосный и мобильный широкополосный доступ.Он также охватывает все эти сбивающие с толку сокращения, такие как FDMA, TDMA, CDMA, WCDMA и HSDPA / HSPA.

Что внутри вашего телефона?

Фото: Мобильные телефоны в прошлом и настоящем. Слева: Motorola V66 примерно 2000 г., Nokia 106 примерно 2010 г. и смартфон LG серии G. Я буду разбирать Motorola и LG.

Сломанный телефон — замечательная вещь, если вам, как и мне, нравится выяснять, как все работает. Неудивительно, что здесь много В современных смартфонах происходит больше, чем в обычных мобильных телефонах, которые люди носили с собой около 20 лет назад.Старые телефоны были просто телефонами; Смартфоны — это компьютеры, оснащенные всевозможными устройствами, от считывателей отпечатков пальцев до электронных платежных чипов. Но хотя телефоны кардинально изменились, проблемы разработки нового телефона во многом остались такими же, как и всегда: как упаковать все эти компоненты в достаточно маленькое пространство, снизить их общий вес и избежать их? перегрев? Как вы гарантируете, что критически важные компоненты, такие как микрофоны, громкоговорители и антенны, продолжат работать эффективно, даже если они миниатюрны?

Внутри классический телефон

Самая большая разница между старыми телефонами и новыми в том, что старые имеют клавиатуры и маленькие ЖК-экраны, в то время как у смартфонов есть сенсорные экраны, которые полностью избавляют от необходимости в клавиатуре (им по-прежнему нужно несколько кнопок для включения и выключения питания и управления громкостью динамика).В старых телефонах клавиатура, как правило, является одной из «мембранных»: вместо движущихся клавиш на ней есть мягкие резиновые кнопки, которые нажимают на электрические контакты на печатной плате (PCB) ниже.

Фото: Слева: Верхняя сторона клавиатуры старого телефона Motorola представляет собой так называемую резиновую мембрану, тонкий лист эластичного пластика с «клавишами», которые нажимают, чтобы установить электрический контакт с печатной платой ниже. Справа: каждая клавиша прижимает маленький круглый штифт к соответствующей части печатной платы (маленькие точки).Клавиатура также снабжена светодиодами (восемь прямоугольников с белыми контурами), которые загораются, когда вы звоните или принимаете вызов.

К сожалению, цифровые гаджеты не так интересны (или их легко понять), как механические: большинство хороших вещей происходит внутри микросхем, вне поля зрения, и вы не можете понять, как работает микросхема, просто глядя на это. Сняв клавиатуру, плата под ней не представляет особого интереса, но обратите внимание на золотую антенну, идущую вокруг нее.Вот почему такому мобильному телефону не нужна длинная телескопическая (выдвижная) антенна.

Фото: основная плата телефона Motorola V66 находится прямо под клавиатурой и над аккумуляторным отсеком.

Другая сторона печатной платы немного интереснее:

  1. ЖК-экран, подключенный к клавиатуре с помощью ленточного кабеля.
  2. Гнездо для наушников.
  3. Разъем аккумулятора
  4. Зарядное устройство и разъем кабеля для подключения к компьютеру.
  5. Радиаторы / экран для микросхем на печатной плате.
  6. Пьезоэлектрический зуммер.
  7. Микросхема управления зуммером
  8. Антенный разъем — соединяет небольшую внешнюю антенну с золотой антенной, проходящей вокруг печатной платы.

Фото: задняя сторона основной платы телефона Motorola V66.

Внутри смартфона

Как и следовало ожидать, внутри смартфона происходит гораздо больше. Я не разбирал экран (он находится прямо под монтажной платой с правой стороны), но вот некоторые другие вещи, которые вы найдете:

Фото: Основная плата от более современного смартфона LG G-серии.

  1. Контактные соединения между верхней (фотография слева) и нижней (фотография справа) частями печатной платы.
  2. Радиатор / экран для микросхем процессора. (Серое вещество, которое вы видите здесь, представляет собой термопасту — своего рода теплопроводящую слизь, которая помогает улучшить охлаждение.) Здесь находится кнопка включения / выключения питания.
  3. Антенные разъемы NFC (для бесконтактных платежей).
  4. Инфракрасный фокусирующий луч для камеры.
  5. 13-мегапиксельная основная цифровая камера.
  6. Фонарик / вспышка фотоаппарата.
  7. Четырехъядерный процессор Qualcomm Snapdragon.
  8. Слот для карты Micro SD (позволяет увеличить объем памяти до 32 ГБ).
  9. Слот для карты Micro-SIM
  10. Литий-ионный аккумулятор (емкость 3000 мАч).
  11. Полностью пластиковый корпус с отделкой «матовый металл» создает впечатление металлического корпуса с пятнами отпечатков пальцев.
  12. Разъем для наушников.
  13. Микрофон.
  14. Разъем USB и зарядки.
  15. Громкоговоритель.
  16. Привинченная пластиковая прокладка защищает печатную плату и компоненты, когда вы открываете корпус для замены батареи.
  17. Винты!
  18. Больше контактных соединений между верхней и нижней платами.

Кто изобрел мобильные телефоны?

Фото: оригинальный дизайн радиотелефонной системы (мобильного телефона) Мартина Купера, подана как патентная заявка в 1973 году. Обратите внимание на то, что мобильная часть образует полностью отдельную систему (показана синим справа), которая взаимодействует с существующей общедоступной сетью (показана слева красным). Отдельные мобильные телефоны (бирюзовый край справа) связываются с ближайшими мачтами и базовыми станциями с помощью радиоволн (желтые зигзаги).Патентный чертеж любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как мы перешли от наземных линий связи к мобильным телефонам? Вот краткая история:

  • 1873: британский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) опубликовал теорию электромагнетизма, объясняя, как электричество может создавать магнетизм и наоборот. Узнать больше о его работах в нашей основной статье о магнетизме.
  • 1876: изобретатель шотландского происхождения Александр Грэм Белл (1847–1922) разработал первый телефон, живя в Соединенных Штатах. (хотя есть некоторые споры о том, был ли он на самом деле первоначальным изобретателем).Позже Белл разработал так называемый «фотофон», который мог отправлять и принимать телефонные звонки с помощью световых лучей. Поскольку он задумывался как беспроводной телефон, он действительно был далеким предком современного мобильного телефона.
  • 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) создал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
  • 1894: британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940) отправил первое сообщение с помощью радиоволн в Оксфорд, Англия.
  • 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) послал радиоволны через Ла-Манш.К 1901 году Маркони прислал радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда. Маркони помнят как отец радио, но такие пионеры, как Герц и Лодж, были не менее важны.
  • 1906: американский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс для кораблей с радиоприемниками в Атлантическом океане.
  • 1920-е годы: службы экстренной помощи начали экспериментировать с громоздкими радиотелефоны.
  • 1940-е годы: мобильные радиотелефоны начали становиться популярными среди службы экстренной помощи и такси.
  • 1946: AT&T и Southwestern Bell представили свой мобильный телефон Телефонная система (МТС) для радиосвязи между автомобилями.
  • 1960-е: Bell Laboratories (Bell Labs) разработала мобильный Metroliner сотовые телефоны в поездах.
  • 1973: Мартин Купер (1928–) из Motorola сделала первый звонок по мобильному телефону, используя свой прототип DynaTAC весом 28 фунтов.
  • 1975: Купер и его коллеги получили патент на их радиотелефонная система.Их оригинальный дизайн показан на картинке, которую вы можете увидеть здесь.
  • 1978: Аналоговая мобильная телефонная система (AMPS) была представлена ​​в Чикаго. Иллинойс Белл и AT&T.
  • 1982: Европейские телефонные компании согласовали всемирный стандарт для как будут работать мобильные телефоны, которая получила название Groupe Speciale Mobile и позже Глобальная система мобильной связи (GSM).
  • 1984: Motorola DynaTAC стала первой в мире коммерческой портативный мобильный телефон. Взгляните на фотографию Мартина Купера и его DynaTAC.
  • 1995: GSM и аналогичная система под названием PCS (Personal Службы связи) были приняты в США.
  • 2001: GSM захватил более 70 процентов мобильных телефонов в мире рынок.
  • 2000-е: Выпущены мобильные телефоны третьего поколения (3G и 3.5G) с более быстрые сети, доступ в Интернет, загрузка музыки и многое другое расширенные функции на основе цифровых технологий.
  • 2007: iPhone от Apple произвел революцию в мире мобильных телефонов, упаковав то, что эффективно миниатюрный компьютер с сенсорным управлением в гаджет, такой же, как и обычный сотовый телефон.
  • 2013: Мобильные телефоны празднуют свое 40-летие.
  • 2020: количество абонентов мобильных телефонов достигло 8,3 миллиарда. Около 80 процентов из них находятся в развивающихся странах.
Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

История мобильных телефонов

Список литературы

  1. ↑ Статистика подписки на мобильные телефоны взята из статистики Международного союза электросвязи ООН (ITU).
  2. ↑ Если не указано иное, все статистические данные в этом параграфе взяты из статистики Международного союза электросвязи (ITU) ООН.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Мобильные телефоны. Получено с https://www.explainthatstuff.com/cellphones.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают сотовые телефоны

портативных телефонов.

Беспроводные телефоны , обычно используемые в домашних условиях, имеют базовые блоки, которые подключаются к телефонным разъемам и подключаются к местной телефонной службе; они не считаются сотовыми телефонами. Вопрос о рисках для здоровья, связанных с беспроводными телефонами, которые работают на 1/600 мощности сотовых телефонов, не поднимался. 6

Переносные, мобильные и переносные телефоны считаются «сотовыми» телефонами.

Переносные телефоны также известны как «сумочные телефоны». Они работают с оборудованием, хранящимся в небольшом переносном кейсе; антенна сумочного телефона обычно выступает из сумки для переноски. Поскольку они чаще всего хранятся внутри автомобиля вместе с пользователем телефона или носят его с собой, телефоны-сумки могут быть более значительным источником радиочастотного излучения, чем мобильные телефоны. Использование мобильных телефонов сокращается, поскольку портативные телефоны становятся все более популярными.

Мобильные телефоны , также называемые автомобильными телефонами, обычно имеют антенну, установленную снаружи автомобиля — на окне, крыле, крыше или багажнике.Антенна сотового телефона является основным источником радиочастоты телефона. Металлическая поверхность автомобиля защищает пользователя мобильного телефона от энергии антенны. Физическое расстояние между пользователем мобильного телефона и антенной также служит защитой от радиочастотной энергии. Считается, что из-за этих двух препятствий — металлической поверхности автомобиля и физического разделения — пользователи мобильных телефонов мало подвержены воздействию радиочастотной энергии. 6

Антенна портативного телефона встроена в корпус телефона.Поскольку антенна портативного телефона находится близко к голове пользователя телефона, портативные телефоны подвергаются большему воздействию радиочастотного излучения, чем другие типы беспроводных телефонов.

Сотовые телефоны являются важным источником радиочастотного излучения для тех, кто ими пользуется. Количество радиочастотного излучения, которому подвергается человек, зависит от ряда факторов. Количество «ячеек» в географической области зависит от трафика сотового телефона в этой области. Например, в больших городах может быть много ячеек на квадратную милю, тогда как в менее населенных сельских районах одна ячейка может занимать несколько квадратных миль.Чем дальше антенна сотового телефона находится от своей базовой станции, тем выше уровень мощности, необходимый для поддержания соединения. Поэтому очень маленькие клетки связаны с гораздо более низкой экспозицией. 5

Каждая географическая ячейка имеет разное количество доступных каналов. Сотовые телефоны идеально работают с минимальным количеством помех от соседних каналов. Для достижения оптимальной работы сотовые телефоны автоматически переходят на самый низкий доступный уровень мощности, при котором сохраняется соединение с базовой станцией.С другой стороны, любое физическое препятствие, такое как здания или деревья, мешающее соединению между базовой станцией и сотовым телефоном, вынуждает базовую станцию ​​увеличивать мощность, передаваемую на этот телефон. Следовательно, мощность, передаваемая от базовой станции к конкретному сотовому телефону, может варьироваться даже в пределах одного вызова. 5

Производители должны сообщать FCC об удельном коэффициенте поглощения (SAR) своего продукта. SAR — это количество радиочастотной энергии, поглощаемой телефоном в местных тканях.Верхний предел допустимого SAR составляет 1,6 Вт на килограмм веса тела. 3 Воздействие радиочастотного излучения также зависит от продолжительности и частоты использования сотового телефона, причем большее использование подразумевает большее воздействие. Наконец, старые сотовые телефоны (аналоговые модели) подвержены большему воздействию, чем новое цифровое оборудование.

Вы также могут быть заинтересованы в этих страницах о переработке. / утилизации Люминесцентные лампы и трубки и как и куда сдать старый сотовый телефон, смартфон, КПК и т. д. Мобильная бытовая электроника

Что такое вышка сотовой связи и как она работает?

Что такое вышка сотовой связи?

На вышках сотовой связи, также известных как сотовые станции, установлено оборудование и антенны для электросвязи, что позволяет использовать в окрестностях устройства беспроводной связи, такие как телефоны и радио.

Вышки сотовой связи обычно строятся компанией-вышкой или оператором беспроводной связи, когда они расширяют зону покрытия или емкость сети, обеспечивая лучший прием сигнала в этой области. Вышки сотовой связи в основном есть повсюду в Соединенных Штатах, хотя в некоторых городах их больше, чем в других. И Millman Land был там с конца 1990-х годов, следя за тем, чтобы все вышки сотовой связи были должным образом проинспектированы.

В настоящее время в США насчитывается более 307 000 вышек сотовой связи. Иногда их можно увидеть на крышах домов.В других случаях городам требуются вышки сотовой связи, чтобы органично вписаться в городской пейзаж. В сельской местности они иногда прячутся за деревьями, маскируя их под дерево.

Наши услуги беспроводной связи включают обследования вышек сотовой связи, аудит вышек сотовой связи и монтажные работы. В этой статье мы стремимся рассказать вам больше о вышках сотовой связи и о том, как они работают. Мы также хотим развеять растущую обеспокоенность людей по поводу 5G и развеять слухи.

Как работают вышки сотовой связи?

В США ежедневно используется более 300 миллионов сотовых телефонов.Каждый раз, когда используется сотовый телефон, он излучает электромагнитную радиоволну, называемую радиочастотой, которую принимает антенна ближайшей вышки сотовой связи.

Как только вышка сотовой связи получит этот сигнал, она передаст его в центр коммутации. Это позволяет соединить вызов либо с другим мобильным телефоном, либо с телефонной сетью. Безумие думать, что все это происходит за считанные секунды.

Связано: Окончательное руководство по исследованиям ALTA

Части вышки сотовой связи

Безумно быстрая технология вышки сотовой связи обусловлена ​​ее частями.В этом разделе вы часто слышите, как мы упоминаем операторов сотовой связи. Это потому, что многие части вышки сотовой связи предоставляются отдельными операторами сотовой связи, также известными как беспроводные сети.

В США четыре беспроводные сети с наилучшим покрытием. На данный момент лучшим провайдером является Verizon, у которого покрытие 4G составляет 70%. На втором месте AT&T с 68%. T-Mobile имеет 62%, а Spring находится на четвертом месте с 27%, что является значительным снижением охвата.

Башня

На самом деле существует четыре различных типа вышек сотовой связи.Первый тип известен как решетчатая башня . Этот тип башни, также называемый самонесущей башней, обеспечивает невероятную гибкость. Обычно он имеет три или четыре стороны с основаниями одинаковой формы.

Второй тип башни монопольная башня . Этот тип башни представляет собой одиночную башню из стальных или бетонных труб, обычно менее 50 метров. Для этого нужен только один фундамент. Антенны прикреплены снаружи.

Башня с оттяжками экономична, но требует большего количества земли.Обычно его строят на расстоянии 100 метров или более, подключают оттяжку к якорю и поддерживают. Они прикреплены к земле со всех сторон. Большинство радио- и телебашен представляют собой башни с оттяжками.

Четвертый тип — это стелс-башня , о которой мы кратко говорили ранее. Часто требуемые советами, они дороже, чем три других варианта, но нацелены на то, чтобы украсить сообщество, в котором они находятся. Они требуют дополнительных материалов, которые помогают им прятаться на виду. Хотя они намного привлекательнее, они часто не предоставляют арендаторам такой же вместимости.

Оборудование

Оборудование на вышках сотовой связи включает приемопередатчики и другую вспомогательную технику. Они устанавливаются в шкафах или убежищах или любым другим способом, который операторы беспроводной связи выбирают для их защиты. Некоторые даже создают уличные шкафы на бетонных площадках или сборные укрытия для оборудования.

Антенны

Хорошо, мы много говорили об антеннах, но какие они? К вышке сотовой связи прикреплено несколько антенн, обычно установленных на головной раме. У некоторых вышек даже есть до 15 антенн на несущую. Это число действительно зависит от характеристик антенны, ее покрытия и требований к емкости.

Коммунальные услуги и доступ

Операторы также установят инженерные сети на площадке вышки сотовой связи. Каждый оператор связи имеет право доступа к сайту, а также телефонную связь. Каждая вышка сотовой связи также требует доступа операторов связи для первоначальной установки и текущего обслуживания.

Дальность действия вышки сотовой связи

Вышеупомянутые части помогают определить, насколько далеко может быть вышка сотовой связи от сотового телефона, при этом она может принимать его сигнал.Это расстояние определяется технологией подключения, особенностями ландшафта (холмы, деревья и здания), мощностью передатчика башни, размером сети сотовой связи и проектной пропускной способностью сети.

Что интересно, так это то, что в вышках сотовой связи иногда предусматривается пониженная мощность передатчика, чтобы гарантировать, что он не мешает соседним сотам.

Но даже с учетом всех этих факторов типичная вышка сотовой связи может обеспечивать обслуживание на расстоянии до 45 миль. Это впечатляет! Давайте подробнее рассмотрим, какие компоненты влияют на радиус действия и эффективность сотовой вышки.

Что влияет на радиус действия сотовой вышки?

Радиус действия вышки сотовой связи не является фиксированной величиной. Это потому, что существует так много переменных, когда речь идет о диапазоне, в котором вышка сотовой связи подключает мобильное устройство. К наиболее распространенным переменным относятся:

  • Высота антенны над окружающим ландшафтом.
  • Частота используемого сигнала.
  • Номинальная мощность передатчика.
  • Характеристики направленности антенной решетки на участке.
  • Соседние здания и растительность, поглощающие и отражающие радиоволны.
  • Местные географические или нормативные факторы и погодные условия.

Вышки сотовой связи часто строят в районах с высокой плотностью населения. Это потому, что в этих городах больше всего потенциальных пользователей сотовых телефонов. По этой причине вы часто обнаружите, что вышки сотовой связи «перекрываются» в более людных местах.Это помогает избежать проблем с помехами.

Если вы задаетесь вопросом, почему у вас нет сигнала на мобильном телефоне, это может быть связано с тем, что вы слишком далеко от башни или потому, что сигнал сотового телефона снижается из-за холмов, больших зданий или других сооружений. Вы также можете потерять сигнал, если много людей попытаются использовать вышку сотовой связи одновременно. Это часто приводит к тому, что звонки прерываются.

Во время вождения ваш телефон может переключаться с одной вышки сотовой связи на следующую во время разговора. По мере того, как вы продолжаете свое путешествие, сотовый телефон выбирает самый сильный сигнал и освобождает более слабую вышку сотовой связи, делая его доступным для другого вызывающего абонента.

Еще одним фактором, который может повлиять на ваш сигнал, является проблема с вышкой сотовой связи. С помощью геодезистов, таких как Национальная земельная служба Миллмана, эти проблемы можно выявить, чтобы они не превратились в серьезную головную боль.

Опасно ли 5G?

Поскольку пандемия коронавируса продолжает вселять страх в людей во всем мире, неудивительно, что мы наблюдаем множество теорий заговора, касающихся COVID-19 и способов его распространения.Одними из самых странных являются сообщения в Facebook, в которых утверждается, что 5G спровоцировал пандемию коронавируса. Хотя 5G определенно является немного радикальным, все же существуют некоторые проблемы со здоровьем, которые имеют более научное обоснование.

Но нет: 5G не вызвала коронавирус.

Что такое 5G?

Крупные операторы беспроводной связи, такие как AT&T, Verizon и Spring, начали внедрять 5G в качестве нового стандарта беспроводной связи. Примерно через год 5G будет доступен по всей территории Соединенных Штатов.В настоящее время некоторые устройства используют 5G, например Samsung Galaxy S10, но большинство современных моделей телефонов пока не поддерживают 5G.

5G существенно улучшит производительность сети. Это считается огромным обновлением по сравнению с 4G, которое дебютировало еще в 2009 году. 4G обеспечивает скорость 10 Мбит / с, а 5G обеспечивает пиковые скорости от 10 до 20 Гбит / с. Он также больше подходит для потоковой передачи видеоигр, загрузки фильмов и других операций с тяжелыми данными, поскольку задержка в сети снизится с 30 мс до 1 мс.

Хотя все это захватывающе с технологической точки зрения, в настоящее время растет озабоченность по поводу рисков для здоровья, связанных с 5G, поскольку это более сильная радиочастота. Хотя 5G не вызвала коронавирус, есть ли другие опасности, которые скрываются в вышках сотовой связи в Соединенных Штатах?

Насколько опасно радиочастотное излучение?

Так что же эти теоретики заговора Facebook заявляют о 5G? Растут опасения, что излучение более высокой энергии 5G окажет потенциально разрушительное воздействие на людей, находящихся рядом с вышками сотовой связи.Это увеличение радиочастотного излучения предположительно приведет к раку, преждевременному старению и нарушению клеточного метаболизма из-за повреждения ДНК человека.

Это правда?

Ну, чтобы не быть паникером, RFR также можно найти в вашей микроволновой печи, радио и других повседневных делах и обычных предметах домашнего обихода. Даже компьютерные мониторы. Из-за этого уже было установлено, что RFR на самом деле не так уж и опасен, если не используется в определенных обстоятельствах.

Что это за опасные обстоятельства? Что ж, излучение должно быть «ионизирующим», чтобы быть достаточно сильным, чтобы разорвать химические связи.Сюда входят рентгеновские лучи и гамма-лучи. Wi-Fi и FM-радио являются «неионизирующими», что означает, что они слишком слабы, чтобы причинить какой-либо ущерб. Неионизирующие RFR, подобные тем, которые обнаруживаются на вышках сотовой связи, не имеют известного механизма, который вызывает биологические эффекты или мутации ДНК. Другими словами, это совершенно безопасно.

Риски 5G

Итак, 5G — это новая технология, на более сильная технология . Следует ли людям беспокоиться? В настоящее время 5G является неионизирующим RFR, а это означает, что он не может причинить никакого реального ущерба.

Многие теории заговора указывают на то, что для 5G потребуется больше передатчиков. Поскольку в городах и поселках появляется больше людей, будет ли доза выше? Разумный вопрос, который стоит задать, вышки сотовой связи 5G по-прежнему не представляют угрозы, даже когда их становится все больше. Электромагнитное излучение, которому вы можете противостоять, выходя на улицу, намного больше, чем у вышки сотовой связи 5G.

А как насчет более высокой частоты 5G в гигагерцах? Разве он выше, опаснее ли это для живых организмов? В настоящее время это не подтверждается наукой.FCC также заявила, что в настоящее время нет проблем со здоровьем, связанных с вышками сотовой связи.

«Для оборудования 5G сигналы от коммерческих беспроводных передатчиков обычно намного ниже пределов воздействия радиочастотного излучения в любом месте, доступном для общественности», — сказал Нил Дерек Грейс, специалист по связям с общественностью FCC.

В то время как ученые продолжают изучать технологию 5G и возможные риски для здоровья, в настоящее время нет никаких доказательств того, что вышки сотовой связи 5G наносят реальный вред людям или животным.

Заключение

По мере развития технологий в Соединенных Штатах будет появляться все больше и больше вышек сотовой связи. Но пока мы ждем технологии 5G, по всей стране все еще существует более 307 000 вышек сотовой связи, которые гарантируют, что мы будем получать услуги сотовой связи практически везде, куда бы мы ни пошли. Невероятно, какие технологии стоят за этими башнями.

В Millman National Land Service мы гарантируем, что вышки сотовой связи не только соответствуют стандартам безопасности и гигиены труда, но и работают так, как предполагалось изначально.Свяжитесь с нами сегодня, если вам нужны обследования или аудит вышек сотовой связи.

Как работают сотовые телефоны? — Информатики

Юсефа Хинди ’19

Сотовые телефоны повсюду вокруг нас. Мы используем их каждый день, чтобы мгновенно общаться с друзьями, семьей и случайными незнакомцами в Интернете по всему миру. Тот факт, что мы можем отправлять сообщения так быстро, является настоящим технологическим чудом и объединяет инновации в физике, электротехнике, теории информации, информатике и многом другом.В этом блоге мы надеемся осветить, как работают эти волшебные устройства.

Невозможно, чтобы этот пост мог охватить все аспекты беспроводной связи (поскольку вы можете посвятить всю свою жизнь изучению предмета), но я надеюсь разделить его на управляемые компоненты, которые позволят при желании продолжить изучение.

Каждый раздел будет разбит на два подраздела: один будет доступен для тех, у кого нет технических знаний, а второй — для тех, у кого больше знаний в области физики и математики.Более общие разделы будут обозначены, а более сложные разделы будут обозначены. Они следующие:

  1. Краткая история общения
  2. Проблема коммуникации
  3. Многоуровневая модель коммуникации
  4. Праймер по электромагнитным волнам (радиоволнам и свету)
  5. Как информация кодируется в свете (модуляция)
  6. Антенны
  7. Сеть вышек сотовой связи
  8. Собираем все вместе

Надеюсь, этот пост даст вам представление о том, как теория информации тесно взаимодействует с другими областями науки и техники для создания массово эффективных и действенных систем.

Чтобы дать представление о том, где мы находимся и откуда мы пришли, вот далеко не полный график истории общения:

  • ~ 1,75 миллиона лет назад: Первые люди использовали устную речь, чтобы кричать на детей за то, что они играют с камнями.
  • ~ 3000 до н.э .: Древние месопотамцы развивают шумерский, первый письменный язык, чтобы записывать свои законы, истории и многое другое.
  • ~ 540 г. до н.э .: Кир Персидский основывает одну из первых почтовых служб, где сообщения перемещались по сети дорог.
  • ~ 1200 CE: Люди начинают использовать почтовых голубей для односторонней передачи сообщений.
  • ~ 1450 CE: Иоганнес Гутенберг изобретает печатный станок, позволяющий массовое производство книг и других письменных принадлежностей.
  • ~ 1650 CE: Пионеры британского флота использовали флаги в качестве сигналов для различных сообщений в море.
  • 24 мая 1844 г .: Сэмюэл Морс отправляет первое телеграфное сообщение: «Что сотворил Бог?»
  • 10 марта 1876 г .: Александр Грэм Белл делает первый телефонный звонок.
  • 1885: Генрих Герц проводит эксперименты, отправляя и получая радиоволны.
  • Начало 1920-х: Bell Labs тестирует автомобильные телефонные системы.
  • 1973: Мартин Купер из Motorola изобретает первый портативный сотовый телефон.
  • 2007: Первый iPhone
  • 2019: Технология сотовых телефонов 5G

Основная идея коммуникации — как можно точнее и эффективнее перемещать информацию из точки А в точку Б.Давайте подробнее рассмотрим, что это на самом деле означает.

😎

Согласно Merriam-Webster, информация определяется как «знания, полученные в результате расследования, изучения или обучения». Это хорошее разговорное определение, но не совсем то, что мы ищем в теоретическом смысле.

Чтобы лучше понять, что такое информация, рассмотрим следующую ситуацию. Представьте, что вы живете в городке под названием Бейглвилль без сотовых телефонов, и вы с другом пытаетесь встретиться, чтобы купить знаменитые рогалики вашего города.Предположим, что в Багелвилле всего четыре магазина по продаже рогаликов, пронумерованных 1, 2, 3 и 4 соответственно. Вы знаете, что он ждет вас в одном из четырех, но не знаете, в каком. По вашему мнению, у него равные шансы попасть в любую из четырех. На данный момент у вас минимальная информация о вашем друге. Выйдя из парадной двери, вы замечаете записку с номером 2, подписанную вашим другом. Теперь вы уменьшили свою неуверенность в том, где он. В каком-то смысле вы получили информации о своем друге .Кроме того, ваш друг закодировал информации о том, в каком магазине он находится, записав ее для вас.

Другой способ взглянуть на это — это то, что информация — это все, что можно описать. Таким образом, кодировка — это выбираемое вами описание, которое однозначно определяет, что вы имеете в виду. Важно отметить, что не все кодировки одинаковы. Вместо того, чтобы писать цифру 2, ваш друг мог бы также написать: «иди в магазин рогаликов рядом с хозяйственным магазином на углу Мейн-стрит.Эти два описания могут относиться к одному и тому же месту, и после их прочтения вы можете иметь в виду одно и то же место, но одно из них более краткое, чем другое.

Рассматривая информацию в общем смысле, теоретики информации пытаются найти способы эффективного кодирования информации (обычно в битах, то есть 0 и 1), поскольку легче отправлять и получать более мелкие описания, чем более крупные. Есть даже пара классных математических теорий, которые утверждают, что самый эффективный способ кодирования информации — это биты!

Проблемы со связью можно резюмировать на следующей диаграмме:

У вас есть сообщение (в данном случае «хочешь пообщаться?»), Которое вы хотите отправить своему другу.Вы хотите, чтобы он смог восстановить информацию в вашем сообщении, поэтому вы отправляете ее по каналу , который имеет шума. Другими словами, когда вы отправляете свое сообщение, существует вероятность искажения, например что ваше сообщение становится «эй, хочешь потренироваться?»

Еще один способ думать о шуме — это подумать о себе и другом своем друге в магазине рогаликов в Багелвилле. Вам очень хотелось рассказать ей о своей недавно обретенной одержимости кошачьими мемами, поэтому вы пытаетесь общаться, используя слова.Поскольку вы выбрали самый популярный магазин в городе, множество людей также разговаривают, а на заднем плане играет музыка, из-за чего другу будет сложнее вас понять. Этот процесс также является примером шума. Вы можете думать о шуме как о чем угодно, что затрудняет распознавание фактической информации сообщения. Теоретики информации называют фактическое содержание сообщения сигналом , и одна из целей инженерных систем связи — максимизировать соотношение между сигналом и шумом, называемое отношением сигнал / шум или сокращенно SNR.

Для того, чтобы ваш друг понял вас в переполненном магазине, вам нужно говорить громче (соответственно, увеличивая SNR). Однако это часто имеет неблагоприятный эффект, поскольку ваш разговор создает шум для других, и они увеличивают громкость разговора, чтобы компенсировать это. Это увеличивает количество шума, с которым вам приходится иметь дело, и в результате вы говорите громче. Это форма петли обратной связи .

🤓

Информация оказывается чем-то, что можно измерить количественно.Учитывая связь между информацией и неопределенностью, мы можем определить величину, которая описывает, насколько у нас есть неопределенность в отношении данного источника информации, называемого энтропией . Чтобы сделать вещи более конкретными, нам нужно использовать механику теории вероятностей.

Рассмотрим дискретную случайную величину $ latex U $, которая может принимать значения из алфавита $ latex \ mathcal {U} = \ {u_1, u_2, \ dots, u_M \} $. Для каждого значения $ latex u_i $ существует вероятность $ latex p (U = u_i) $, которая обозначает, насколько вероятно, что $ latex U $ примет значение $ latex u_i $.Теперь мы можем определить функцию «неожиданности»: $ latex S (u) = \ log \ frac {1} {p (u)} $ (здесь $ latex \ log = \ log_2 $). Чтобы получить некоторое представление об этом объекте, рассмотрите крайние значения входных данных. Если $ latex p (u) = 1 $, тогда функция неожиданности будет иметь нулевое значение, а если $ latex p (u) << 1 $, то функция неожиданности будет очень большой. Теперь мы готовы определить энтропию случайной величины $ latex U, H (U) $.

$ латекс H (U) = \ mathbb {E} [S (U)] = — \ sum_u p (u) \ log p (u) $

Вы можете думать об энтропии как о неожиданности случайной величины.Другими словами, насколько вы в среднем удивляетесь, когда видите проявление случайной величины?

Энтропия связана с информацией в следующем смысле. Чем больше энтропии у случайной величины, тем больше информации требуется для ее описания. Подумайте об экстремальных ситуациях. Если случайная величина по сути детерминирована (скажем, всегда принимает значение «1»), то вы можете просто передать, что она всегда принимает значение «1». Но если случайная величина распределена равномерно, вам необходимо указать, что она иногда равна «1», иногда «2», иногда «3» и т. Д.Это определение энтропии может быть расширено до более сложных распределений, например совместные и условные, заменяя вероятность в журнале желаемыми распределениями.

Теперь, когда у нас есть энтропия, мы также можем определить меру информации, называемую взаимной информацией. По сути, он описывает, насколько легко восстановить одну случайную величину из другой. Это определяется как:

$ латекс I (X; Y) = H (X) — H (X | Y)

$

Обратите внимание, что если $ latex X $ и $ latex Y $ независимы, то взаимная информация будет равна 0.n} $. Обратите внимание, что, учитывая это распределение вероятностей для канала (и немного больше информации о $ latex X $), мы можем вычислить взаимную информацию между $ latex X $ и $ latex Y $. Чем выше взаимная информация, тем лучше канал и тем легче восстановить исходное сообщение.

Телекоммуникации — это сложная проблема. Чтобы сделать его управляемым, люди намного умнее меня разработали модель взаимодействия открытых систем (OSI). Модель OSI имеет семь уровней связи, которые включают как программные, так и аппаратные компоненты.Слои показаны здесь:

Общая идея заключается в том, что когда пользователь взаимодействует с уровнем 7 (приложение, например, электронная почта) и нажимает «отправить», информация преобразуется в более простые и простые формы по мере продвижения вниз по уровням, а затем отправляется по физической ссылке в его простейшая форма. Предполагаемый получатель сообщения затем получает физический сигнал и преобразует его в нечто понятное для человека. Каждый уровень имеет протокола (читай: языки и обычаи), с которыми все согласны, чтобы обработка данных могла происходить без проблем.

Поскольку я в основном сосредоточусь на слое 1 в этом посте, я дам краткий обзор того, что делают разные слои, и примеры их проявления.

  1. Физический уровень: Этот уровень отвечает за передачу битов (нулей и единиц) из точки A в точку B. Это может быть выполнено с помощью напряжения, света или других сред. Протоколы определяют все основы коммуникации: скорость передачи данных, как выглядит 0, как выглядит 1 и т. Д.Примеры физического уровня включают Bluetooth, USB и Ethernet.
  2. Уровень канала передачи данных: Уровень канала передачи данных соединяет два напрямую подключенных устройства (например, компьютер и маршрутизатор на одном Wi-Fi) в сети и помогает установить, когда они могут общаться друг с другом. Этот уровень также выполняет некоторую элементарную коррекцию ошибок на физическом уровне, когда он дает сбой. Самый известный из этих протоколов — это контроль доступа к среде (MAC), который разрешает устройствам в сети общаться друг с другом.
  3. Сетевой уровень: Этот уровень соединяет различные локальные сети вместе. У вас может быть ваш Wi-Fi роутер в вашем доме в Калифорнии, но вы хотите отправить электронное письмо кому-нибудь во Флориде. Интернет-протокол (IP) позволяет находить эффективные маршруты от одного узла сети к другому.
  4. Транспортный уровень: Этот уровень гарантирует, что все данные, которые вы пытаетесь отправить, точно дойдут до предполагаемого получателя. Примером этого является протокол управления передачей (TCP).
  5. Сеансовый уровень : Когда два устройства должны взаимодействовать друг с другом, создается сеанс , который остается открытым, пока устройства обмениваются данными. Этот уровень обрабатывает механизмы настройки, координации и завершения сеанса.
  6. Уровень представления: Когда принимается необработанный поток битов, он не очень полезен, если вы не знаете, для чего они нужны. Если вы возьмете фрагменты изображения и поместите их в текстовый редактор, вы получите что-то действительно странное, но когда вы откроете их с помощью программного обеспечения для просмотра изображений, например.грамм. Предварительный просмотр, вы можете четко увидеть, что это за изображение. Уровень представления можно рассматривать как различные типы файлов, которые используют люди. Примеры включают JPEG, GIF и другие.
  7. Уровень приложения : Здесь вы, пользователь, входите. Приложение — это то, что представляет данные конечному пользователю, будь то веб-браузер или электронная почта.

Не волнуйтесь, если вы всего этого не поняли. В остальной части поста мы сосредоточимся в основном на физической ссылке.

Электромагнитные (ЭМ) волны необходимы почти для всего, что мы делаем. Они часто действуют как носители информации, которая распространяется НЕВЕРОЯТНО быстро. Возьмем, к примеру, свет. Свет необходим для наших зрительных способностей, и фотоны (маленькие частицы света), которые отражаются от объектов вокруг нас, почти мгновенно достигают наших глаз, давая нам представление о том, что происходит в реальном времени. Из-за этого часто говорят, что «свет — носитель информации». Этот раздел призван дать вам базовую информацию о том, что такое электромагнитные волны и почему они важны для беспроводной связи.

😎

Возможно, вы знакомы с электричеством и магнетизмом, но вы можете не знать, что это две стороны одной медали. Когда сила чего-то электрического изменяется, возникает магнетизм. Когда сила чего-то магнитного изменяется, возникает электричество. Электромагнитные волны — это сгустки электричества и магнетизма, которые изменяются таким образом, что создает самоусиливающийся цикл.

Схема электромагнитной волны (источника)

Как вы можете видеть на диаграмме выше, сила электричества и магнетизма «колеблется» от высокого к низкому, что, таким образом, создает «волнообразный» узор в другой силе.Джеймс Максвелл Клерк, известный как отец электричества и магнетизма, обнаружил, что эти волны могут распространяться в свободном пространстве со скоростью света (латекс c = 186 000 миль / с). Чтобы представить эту скорость в перспективе, если бы вы двигались со скоростью света, вы могли бы добраться из Нью-Йорка в Лондон примерно за 18 миллисекунд.

Скорость изменения силы электричества и магнетизма называется частотой волны. Частота измеряется в единицах, называемых Гц, , которые в основном представляют собой количество пиков, которые вы видите за секунду.Чем больше пиков в секунду, то есть чем выше частота, тем больше энергии у волны. Частота тесно связана с длиной волны волны, которая представляет собой пространственное расстояние между последовательными пиками. Они связаны уравнением $ latex v = \ lambda f $, где $ latex \ lambda $ — длина волны (измеряется в метрах), $ latex f $ — частота (измеряется в герцах $ latex = 1 / s $). , а $ latex v $ — скорость волны (измеряется в метрах в секунду). Чем больше длина волны при заданной скорости, тем меньше частота.Электромагнитные волны охватывают широкий диапазон частот, и разные «полосы» используются для разных целей. Спектр показан ниже.

Электромагнитный спектр (источник)

Возможно, вы знакомы с рентгеновскими лучами и микроволновыми печами из своего повседневного опыта в кабинете врача или на кухне, но вы можете не знать, что видимый свет, то есть свет, который вы видите своими глазами, состоит из того же материала! Говоря о сотовых телефонах, мы сосредоточимся на крайней правой части спектра: радиоволнах.

Радиоволны отлично подходят для телекоммуникаций, потому что они движутся со скоростью света и могут путешествовать на большие расстояния, не отвлекаясь. Позже мы узнаем, как мобильные телефоны превращают ваши текстовые сообщения в радиоволны.

🤓

(этот раздел будет немного короче, так как я предполагаю, что вам больше известно об электромагнитных волнах). Электромагнитные волны являются следствием уравнений Максвелла , которые представляют собой набор из четырех дифференциальных уравнений, частично открытых Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах.

Уравнения Максвелла (Источник)

Здесь $ latex \ mathbf {E} $ — электрическое поле, $ latex \ mathbf {H} $ — магнитное поле, а $ latex \ mathbf {J} $ — плотность тока, которая не очень важна для волны, путешествующие в свободном пространстве. Если вы решите последние два уравнения для $ latex \ mathbf {E} $ и $ latex \ mathbf {H} $, вы найдете форму волнового уравнения:

Волновое уравнение для электрического поля (источник)

Это приводит к синусоидальным решениям, которые выглядят как на рисунках выше.В свободном пространстве волны могут иметь любую частоту и распространяться со скоростью света $ latex c $.

Процесс кодирования информации в волну называется модуляцией . Его постоянно используют в радиосвязи и сотовой связи. В этом разделе я попытаюсь дать вам представление о том, как это работает.

😎

Давайте посмотрим, что происходит, когда вы вводите текстовое сообщение в свой телефон. Во-первых, буквы, которые вы вводите, превращаются в серию битов (нули и единицы).Для этого существует стандарт для отдельных букв, называемый стандартом ASCII. Каждой букве присваивается номер, и этот номер преобразуется в последовательность битов. Вы можете думать о битах как о ответе на вопрос о письме «да» или «нет». Первый бит мог ответить на вопрос: «Находится ли буква в первой половине алфавита?» Если это «1», то мы знаем, что это первая половина, и мы можем отбросить другие буквы как возможность. Второй бит может представлять нас, спрашивающих: «Находится ли буква в первой половине первой половины алфавита?» (или, альтернативно, «Находится ли буква в первой половине второй половины алфавита?», если первый бит равен «0»).Продолжаем этот процесс до тех пор, пока точно не узнаем, какая у нас буква.

Когда у нас есть серия битов, которую мы собираемся отправить, мы можем превратить биты в волну. Есть несколько способов сделать это, поэтому я объясню самый простой. Сигнал немного «колеблется», чтобы представлять «1», и не «колеблется» немного, чтобы представлять «0». Следующая диаграмма должна прояснить это для последовательности 1011:

.

Предоставлено профессором Андреа Голдсмит

Как видно из рисунка, как только мы получаем сигнал, мы можем просто измерить амплитуду волны за заданный период, чтобы определить, является ли текущий бит 0 или 1.Важно отметить, что отправитель и получатель должны договориться о том, как долго сохраняются эти 0 и 1 и с какой частотой они отправляются, иначе сообщение не удастся восстановить. Мы объясним, как эти импульсы физически отправляются в следующем разделе.

🤓

Цель модуляции — взять сигнал $ latex x (t) $ (аналоговый или цифровой) и превратить его в аналоговый сигнал $ latex y (t) $, который имеет несущую частоту $ latex \ omega_c $, что затем может передаваться как электромагнитная волна. 2 (\ omega_c t) = \ frac {1} {2} x (t) + \ frac {1} { 2} x (t) \ cos (2 \ omega_c t)

долл. США

Обратите внимание, что после повторного умножения на несущую частоту мы получаем сигнал, который состоит из исходного сигнала и более высокочастотной версии несущего сигнала.Если мы затем применим к сигналу фильтр, который избавляется от высоких частот, мы останемся с исходным сигналом. Схема показана ниже.

Демодуляция (любезно предоставлено профессором Джозефом Каном)

Существует множество дополнительных шагов, которые необходимо предпринять (сжатие, шифрование и исправление ошибок), если вы передаете цифровые сигналы, но они выходят за рамки этой публикации. Вот несколько ресурсов по сжатию, шифрованию и исправлению ошибок, если вам интересно.Основная идея состоит в том, что вам нужно преобразовать информацию в биты, сделать ее как можно меньше, сделать так, чтобы никто не мог прочитать то, что вы пытаетесь написать, а затем убедиться, что вы не сделали никаких ошибок. Как только вы сделаете все это, вы можете модулировать свой сигнал и отправлять его по радиоволнам!

Итак, теперь, когда мы можем превратить нашу информацию в нечто, что может быть отправлено в виде электромагнитной волны, как сотовые телефоны на самом деле отправляют сигналы, которые попадают на другие телефоны? Если это описание вас не устраивает, посетите этот веб-сайт, чтобы получить подробное руководство о том, как работают антенны.

😎

Антенна — это кусок металла, подключенный к особой батарее, которая может посылать и принимать электромагнитные волны. Он делает это, применяя электричество таким образом, чтобы создать определенную волну (как описано в разделе «Праймеры ЭМ»). Размер антенны имеет значение, так как она должна быть не меньше половины шкалы длин волн, которую вы пытаетесь передать.

Каждая антенна также имеет определенную направленность , которая является мерой того, насколько сконцентрировано в пространстве излучение.Направленность тесно связана с размером антенны, и чем больше антенна, тем более сфокусированным вы можете направить луч в одном направлении. Поскольку ваш телефон имеет относительно небольшую антенну, он обычно изотропно излучает волны , то есть , то есть во всех направлениях. Вышки сотовой связи в основном представляют собой огромные антенны, и они могут направлять излучение в общем направлении вашего телефона, а не повсюду. Это позволяет им не тратить энергию на посылку сигналов во всех направлениях.

Одна из важных концепций антенн называется полоса пропускания .Поскольку одна антенна может излучать несколько частот излучения, мы можем определить ширину полосы как разницу между самой высокой и самой низкой частотами излучения. Эта концепция станет важной, когда мы будем обсуждать сотовую сеть. Большинство систем сотовой связи работают в диапазоне 3–30 ГГц (миллиард герц).

🤓

Чтобы сделать антенну, нам нужен кусок провода, подключенный к источнику переменного тока, который может ускорять электроны в проводе с частотой, которую мы хотим излучать.Когда электроны движутся, они вызывают изменение электрического поля, которое, следовательно, вызывает сдвиг магнитного поля вокруг. Этот процесс продолжается, и в результате возникают электромагнитные волны. Необходимо согласование импеданса с входящей линией передачи, поскольку в противном случае распространяющиеся сигналы будут не совпадать по фазе друг с другом, и мощность будет потеряна. В основном это имеет значение на более высоких частотах, что важно для сотовой связи.

В дополнение к влиянию на направленность (в разговорной речи определено выше) размер антенны определяет, сколько разных частот она может излучать.Общее практическое правило состоит в том, что антенна размером $ latex l $ может излучать волны длиной $ latex \ lambda = 2l $.

Одна крутая вещь, которую вы можете сделать с антеннами, — это объединить их в массив. Это позволяет вам мешать волнам друг с другом таким образом, чтобы увеличить вашу направленность. Они также обычно более эффективны, поскольку могут излучать больше энергии и увеличивать отношение сигнал / шум входящих сообщений.

Если нет, обязательно прочтите определение пропускной способности выше, так как это будет важно позже.

Пример массива сотовых антенн на вышке сотового телефона (Источник)

Только в Соединенных Штатах насчитывается около 100 000 вышек сотовой связи. В этом разделе я попытаюсь объяснить, как ваш телефон взаимодействует с вышкой, а затем как ваше сообщение доходит до предполагаемого получателя. Общая установка изображена ниже:

Схема сотовой связи

😎

Сотовые телефоны называются «сотовыми» телефонами из-за сотового характера расположения вышек сотовой связи.Каждому из них дается регион, которым он управляет, и когда ваш телефон обслуживается, это означает, что он находится на связи с ближайшей вышкой. Игрушечный пример сетки показан ниже:

Башни расположены в виде шестиугольной решетки, поскольку это обеспечивает хороший компромисс между качеством покрытия и количеством башен. Если бы они были расположены кругами, были бы затемненные пятна без какого-либо покрытия, а если бы они были расположены в квадратах, то в ячейке была бы более высокая изменчивость силы сигнала.

Отдельные башни соединены серией оптоволоконных кабелей, которые используют свет (да, видимый свет) для передачи информации от башни к башне. В связи 4G, как только сигнал попадает на вышку сотовой связи, он попадает в вышку сотовой связи назначения, используя ту же технологию, что и Интернет. Точный характер того, как сообщение попадает из точки A в точку B, выходит за рамки этого поста, но если вам интересно, вы можете узнать больше об Интернет-протоколе. Для сообщений, отправляемых за границу, e.грамм. в Европу или Азию они путешествуют по кабелям, проложенным под водой.

Карта подводных кабелей в мире (Источник)

🤓

Эта сетка вышек сотовой связи не работала бы, если бы все вышки находились в одном частотном диапазоне. Вы можете думать о частотном «диапазоне» как о канале, по которому может происходить связь. Если мы с вами попытаемся использовать один и тот же канал одновременно, наши сообщения могут мешать друг другу и нарушать работу службы. Следовательно, башни, которые находятся рядом друг с другом, не могут находиться в одной полосе частот.Гексагональная организация башен также позволяет повторно использовать ту же частоту с некоторым пространственным разделением.

На каждую вышку сотовой связи приходится сотни или даже тысячи телефонов, одновременно пытающихся пользоваться услугами сотовой связи. Так как же системы сотовой связи решают эту проблему? Ответ кроется в методе, называемом мультиплексированием . Основная идея мультиплексирования состоит в том, чтобы разделить канал на разные сегменты по времени или частоте и поместить разные сообщения в разные сегменты.Ниже показано, как выглядит мультиплексирование во временной области (где разные цвета представляют разных пользователей канала). Поскольку сотовые телефоны работают на частотах в диапазоне гигагерц, они могут уместиться во многих временных «корзинах» в единицу времени.

Мультиплексирование во временной области (любезно предоставлено профессором Джозефом Каном)

Точно так же вы можете сделать то же самое в частотной области. Ниже показано, как выглядит мультиплексирование в частотной области (где снова разные цвета представляют разных пользователей канала):

Мультиплексирование в частотной области (Предоставлено проф.Джозеф Кан)

Вы можете комбинировать две схемы, чтобы максимизировать количество информации в единицу времени. Здесь в игру вступает понятие пропускной способности. Если у нас широкая полоса пропускания, мы можем разместить в канале гораздо больше «ведер» и, следовательно, передавать информацию с более высокой скоростью.

Вкратце, вот что происходит, когда вы нажимаете кнопку «Отправить» в своем сообщении.

  1. Ваше сообщение кодируется в серию битов, которые представляют информацию, которую вы пытаетесь передать кратко и эффективно.
  2. Внутренний компьютер вашего телефона определяет, как модулировать сигнал, чтобы его можно было отправить в виде электромагнитного излучения.
  3. Антенна сотового телефона излучает сообщение с некоторой метаинформацией (например, кто получатель, какие это данные) на ближайшую вышку сотовой связи.
  4. Вышка сотовой связи принимает сообщение и решает, на какой узел сети лучше всего отправить сообщение.
  5. Шаг 4 повторяется по мере того, как сообщение приходит на вышку сотовой связи, ближайшую к вашему другу.
  6. Последняя вышка сотовой связи излучает тот же сигнал на телефон вашего друга.
  7. Телефон вашего друга демодулирует, расшифровывает и распаковывает сигнал и отображает его на экране.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужны дополнительные ресурсы, напишите мне по адресу [email protected], и я с радостью пришлю вам ресурсы.

Я хотел бы поблагодарить профессора Цаки Вайсман за советы по этому проекту и за советы и энтузиазм на каждом этапе его пути.Я также хотел бы поблагодарить профессоров Джона Фана, Андреа Голдсмит и Джозефа Кана за то, что они нашли время встретиться со мной и поделились ресурсами, которые сделали эту публикацию возможной.

17 марта 2019 года в рамках курса EE376A я представил свою работу группе учеников начальной школы Никсона в Стэнфорде, Калифорния. Они были от K до 5-го класса и нашли эту тему довольно увлекательной. Я не понимал, что у большинства из них не было сотовых телефонов, но все они были знакомы с теми, которыми пользуются их родители.Конечно, было сложно объяснять эти темы на уровне 1-го класса, но это значительно упростило написание этого поста, так как мне нужно было действительно глубоко задуматься над этими темами и о том, как их можно упростить. Ниже представлена ​​фотография представленного плаката. У меня также был разобранный сотовый телефон, и я смог показать им различные компоненты на плате телефона, такие как различные антенны, микрофоны, динамики и т. Д.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Как работает Wi-Fi? — Scientific American

Бывали ли у вас моменты, когда вы отступали и думали о том, как на самом деле работает то, что вы используете каждый день? В частности, задумывались ли вы, как эти чертовы компьютеры на самом деле обмениваются данными по беспроводной сети?

Что ж, это именно тот вопрос, которым мы собираемся заняться в сегодняшнем подкасте.

Что такое Wi-Fi?
Во-первых, давайте рассмотрим некоторые основы. WiFi означает Wireless Fidelity и означает то же самое, что и WLAN, что означает «Беспроводная локальная сеть».«

См. Также: Как усилить сигнал WiFi (часть 1)

WiFi работает по тому же принципу, что и другие беспроводные устройства — он использует радиочастоты для передачи сигналов между устройствами. Радиочастоты совершенно разные, скажем, от раций, автомобильных радиоприемников, сотовых телефонов и метеорологических радиоприемников. Например, ваша автомобильная стереосистема принимает частоты в диапазоне килогерц и мегагерц (станции AM и FM), а Wi-Fi передает и принимает данные в диапазоне гигагерц.

Если говорить еще больше, герц (Гц) — это просто единица измерения частоты.Предположим, вы стоите на пирсе и наблюдаете, как набегают волны. Когда вы смотрите на волны, вы можете видеть гребень каждой волны, проходящей мимо. Если вы посчитаете, сколько секунд между каждым гребнем волны, это будет частота волн. Итак, если время между каждым пиком составляло 1 секунду, это означало бы, что частота волны составляла 1 герц или один цикл в секунду.

Если сравнивать морские волны с МГц и ГГц, эти волны движутся в воздухе со скоростью 1 миллион и 1 миллиард циклов в секунду! И чтобы получать информацию, содержащуюся в этих волнах, ваш радиоприемник должен быть настроен на прием волн определенной частоты.

Для WiFi эта частота составляет 2,4 ГГц и 5 ГГц. Эти волны очень похожи на частоту вашей микроволновой печи! Ваша микроволновая печь использует частоту 2,450 ГГц для нагрева еды, а маршрутизатор использует частоту 2,412–2,472 ГГц для передачи данных по Wi-Fi. Вот почему у некоторых людей со старыми или неисправными микроволновыми печами возникают проблемы с сигналом Wi-Fi, когда они пытаются приготовить попкорн.

Чтобы развеять популярное заблуждение: эти микроволны неионизируют. Это означает, что они не вызывают рак.Правильно, детки, микроволновые печи не сделают вас радиоактивными и не светятся в темноте!

>> Читать на QuickAndDirtyTips.com

Что такое GSM (глобальная система мобильной связи)?

Что такое GSM (глобальная система мобильной связи)?

GSM (Глобальная система мобильной связи) — это цифровая мобильная сеть, которая широко используется пользователями мобильных телефонов в Европе и других частях мира. GSM использует разновидность множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) и является наиболее широко используемой из трех технологий цифровой беспроводной телефонии: TDMA, GSM и множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).GSM оцифровывает и сжимает данные, а затем отправляет их по каналу с двумя другими потоками пользовательских данных, каждый в своем собственном временном интервале. Он работает в диапазоне частот 900 мегагерц (МГц) или 1800 МГц.

GSM вместе с другими технологиями является частью эволюции беспроводной мобильной связи, которая включает высокоскоростную передачу данных с коммутацией каналов (HSCSD), службу пакетной радиосвязи общего назначения (GPRS), среду GSM с расширенными данными (EDGE) и универсальную службу мобильной связи. (UMTS).

История

предшественников GSM, включая Advanced Mobile Phone Service (AMPS) в США и Total Access Communication System (TACS) в Великобритании, были построены с использованием аналоговой технологии. Однако эти телекоммуникационные системы не смогли масштабироваться с привлечением большего числа пользователей. Недостатки этих систем сигнализировали о необходимости более эффективной сотовой технологии, которую можно было бы использовать на международном уровне.

Для достижения этой цели в 1983 году Европейская конференция администраций почты и электросвязи (CEPT) учредила комитет по разработке европейского стандарта для цифровых телекоммуникаций.CEPT определила несколько критериев, которым должна соответствовать новая система: поддержка международного роуминга, высокое качество речи, поддержка портативных устройств, низкая стоимость услуг, поддержка новых услуг и возможность цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN).

В 1987 году представители 13 европейских стран подписали контракт на внедрение телекоммуникационного стандарта. Затем Европейский Союз (ЕС) принял законы, требующие, чтобы GSM стал стандартом в Европе. В 1989 году ответственность за проект GSM была передана от CEPT Европейскому институту телекоммуникационных стандартов (ETSI).

Услуги мобильной связи на основе GSM были впервые запущены в Финляндии в 1991 году. В том же году стандартная полоса частот GSM была расширена с 900 МГц до 1800 МГц. В 2010 году на долю GSM приходилось 80% мирового рынка мобильной связи. Однако несколько операторов связи сняли с эксплуатации свои сети GSM, в том числе Telstra в Австралии. В 2017 году Сингапур отказался от сети 2G GSM.

Состав сети

Сеть GSM состоит из четырех отдельных частей, которые работают вместе, чтобы функционировать как единое целое: само мобильное устройство, подсистема базовой станции (BSS), подсистема сетевой коммутации (NSS) и подсистема эксплуатации и поддержки (OSS).

Мобильное устройство подключается к сети через оборудование. Карта модуля идентификации абонента (SIM) предоставляет сети идентифицирующую информацию о мобильном пользователе.

Схема организации сети GSM

BSS обрабатывает трафик между мобильным телефоном и NSS. Он состоит из двух основных компонентов: базовой приемопередающей станции (BTS) и контроллера базовой станции (BSC). BTS содержит оборудование, которое обменивается данными с мобильными телефонами, в основном приемники радиопередатчиков и антенны, а BSC — это интеллект, стоящий за этим.BSC связывается с группой базовых приемопередающих станций и управляет ими.

Часть NSS архитектуры сети GSM, часто называемая базовой сетью, отслеживает местоположение вызывающих абонентов, чтобы обеспечить предоставление сотовых услуг. Операторы мобильной связи владеют NSS. NSS состоит из множества частей, включая центр коммутации мобильной связи (MSC) и домашний регистр местоположения (HLR). Эти компоненты выполняют различные функции, такие как маршрутизация вызовов и служба коротких сообщений (SMS), а также аутентификация и хранение информации об учетной записи вызывающего абонента через SIM-карты.

Поскольку многие операторы сетей GSM имеют соглашения о роуминге с зарубежными операторами, пользователи часто могут продолжать использовать свои телефоны во время поездок в другие страны. SIM-карты, которые содержат конфигурации доступа к домашней сети, могут быть переключены на карты с локальным доступом с ограничением доступа, что значительно снижает затраты на роуминг, но без снижения обслуживания.

Детали безопасности

Хотя GSM был разработан как безопасная беспроводная система, он все же может подвергаться атакам.GSM использует меры аутентификации, такие как аутентификация запрос-ответ, которая предлагает пользователю предоставить действительный ответ на вопрос и предварительный ключ, который имеет форму пароля или парольной фразы.

Есть несколько алгоритмов криптографической безопасности, которые использует GMS, включая потоковые шифры, которые шифруют цифры открытого текста. A5 / 1, A5 / 2 и A5 / 3 — это три потоковых шифра, которые обеспечивают конфиденциальность разговора пользователя. Однако алгоритмы для A5 ​​/ 1 и A5 / 2 были взломаны и опубликованы и поэтому уязвимы для атак с открытым текстом.

GSM использует GPRS, услугу пакетной связи, для передачи данных, например, при просмотре веб-страниц. Однако шифры, которые использует GPRS, GEA1 и GEA2, были взломаны и опубликованы также в 2011 году. Исследователи опубликовали программное обеспечение с открытым исходным кодом для прослушивания пакетов в сети GPRS.

В чем разница между GSM, CDMA и LTE?

Большая разница между сотовой и беспроводной связью GSM, CDMA и LTE (долгосрочная эволюция) заключается в технологии, лежащей в основе этих технологий, и бизнес-целях, которые каждая из них призвана решать.GSM — самый старый из трех. Разработанный и принятый в качестве стандарта в Европе, GSM использовал технологии процессоров / микросхем, доступные в то время, для кодирования и декодирования данных.

Какое-то время операторы мобильной связи развернули 2G GSM во многих странах мира, за исключением США и нескольких стран Южной Америки. Несовместимость с существующими аналоговыми системами AMPS в значительной степени была причиной этих исключений. Чтобы обеспечить необходимую временную совместимость с GSM, они оценили эффект масштаба GSM для своих сетей.Операторы использовали D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone Service), цифровую версию AMPS, основанную на Промежуточном стандарте (IS) -136 для сетей TDMA (сам по себе являющийся развитием исходного стандарта 2GL D-AMPS, IS-54). Ассоциация электронной промышленности / Ассоциация отрасли электросвязи. Однако со временем стало ясно, что протоколы TDMA не обладают достаточной эффективностью использования спектра для поддержки быстрорастущих сотовых услуг. Это привело к появлению протоколов CDMA.

ITU IS-95, также известный как cdmaOne, стал стандартом цифровой сотовой связи CDMA в 1993 году, набирая популярность в странах, где используются более старые аналоговые системы AMPS.Тем не менее, IS-95 нуждался в мощных процессорах, потому что кодирование и декодирование CDMA требовало значительно большей вычислительной мощности, чем декодирование и кодирование TDMA. В результате телефоны CDMA были дороже, чем модели GSM.

Сотовая связь эволюционировала оттуда. Что касается данных, GSM ввел GPRS, что привело к EDGE, а cdmaOne привело к ANSI-2000 1xRTT. Это, в свою очередь, привело к появлению EV-DO. Из-за их превосходной эффективности 3GPP принял протоколы CDMA под широкополосным CDMA (W-CDMA) для реализации в 3G UMTS.

Развитие технологий и стандартов GSM и CDMA от 1G к 5G.

В отличие от этого, 4G LTE — это технология GSM и серьезное обновление по сравнению с 3G с точки зрения скорости передачи данных. Однако он не предлагает возможности совершать телефонные звонки в традиционном смысле этого слова. Чтобы совершать обычные телефонные звонки, LTE использует специализированный протокол передачи голоса по Интернет-протоколу (VoIP ) для так называемого VoLTE.

Технологии

CDMA и GSM в конечном итоге были объединены посредством множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), протокола кодирования LTE.OFDMA также является протоколом кодирования, используемым для сетей WiMAX и Wi-Fi.

Поскольку 5G становится все более распространенным явлением, ожидается, что он будет поставляться с новыми протоколами кодирования. Еще слишком рано предсказывать, станет ли 5G прогрессивным развитием телекоммуникаций или ознаменует собой технологическую революцию на этом рынке. В любом случае, большинство наблюдателей за телекоммуникационной отраслью сходятся во мнении, что его влияние будет глобальным по масштабу и драматическим.

GSM или CDMA: что более популярно?

Между GSM и CDMA более популярен GSM — и, как следствие, его потомки — 5G New Radio (NR), UMTS и LTE.Технологии на базе GSM используются практически во всех странах мира.

CDMA

, напротив, в настоящее время используется менее чем в 10 странах. Более того, операторы связи отключат почти все эти сети CDMA в ближайшие пять лет.

Какие ограничения GSM?

Хотя GSM является предпочтительной технологией для сегодняшних телекоммуникационных экосистем, она не лишена недостатков. Ниже перечислены некоторые недостатки GSM:

Электронные помехи. Поскольку GSM использует технологию передачи импульсов, известно, что он мешает работе электроники, например слуховых аппаратов. Из-за этих электромагнитных помех в некоторых местах, таких как аэропорты, заправочные станции и больницы, требуется отключение мобильных телефонов.

Задержка полосы пропускания . При использовании технологий GSM несколько пользователей получают доступ к одной и той же полосе пропускания, что иногда приводит к значительным задержкам, поскольку к сети подключается больше пользователей.

Ограниченная скорость передачи данных . GSM предлагает несколько ограниченную скорость передачи данных. Для достижения более высоких скоростей передачи данных пользователь должен переключиться на устройство с более продвинутыми формами GSM.

Повторители . Технологии GSM требуют от операторов установки ретрансляторов для увеличения покрытия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *