Хоча більшість з нас вважають стаціонарний телефон цілком очевидним, телефон у вашому будинку - одне з найдивовижніших пристроїв, коли-небудь створених. Якщо ви хочете поговорити з ким-небудь, все, що вам потрібно зробити, це підняти трубку телефону і набрати кілька цифр. Ви в будь-який момент зверніться до цієї людини і поспілкуєтеся з ним.

Телефонна мережа поширюється по всьому світу, так що ви можете додзвонитися майже до кожного на планеті. Якщо згадати, що всього 100 років тому і навіть менше, посилка письмового повідомлення будь-кому могла займати кілька тижнів ...

Дивно, але телефон це одне з найпростіших пристроїв у вашому домі. Принципи телефонного зв'язку не змінювалися майже сторіччя. Якщо у вас є старовинний телефон, що зберігся з 1930-х років, можна підключити його до вашої телефонної розетки, і він буде працювати нормально!

нутрощі телефону

Найпростіший телефон складається з трьох частин:

1. перемикач,підключає і відключає телефон від мережі. Цей перемикач зазвичай називають перемикачем важеля. Він підключає телефон до мережі, коли ви піднімаєте трубку.

2. Дінаміка. Це, самий звичайний динамік розміром з 50 копійчану монету і опором 8 Ом.

3. мікрофон. У минулому, телефонні мікрофони були вкрай прості і складалися з гранул активованого вугілля, затиснутого між двох тонких металевих пластин. Звукові хвилі від вашого голосу стискали і розтискай гранули, змінюючи їх опір і регулювали струм, що протікає через мікрофон.

І він буде працювати! Ви можете набрати номер на цьому телефоні, швидко натискаючи на важільний перемикач - все телефонні комутатори і раніше розпізнають « імпульсний набір номера». Якщо ви піднімете трубку і швидко простукаєте по перемикачу чотири рази, комутатор телефонної компанії зрозуміє, що ви набрали «4».

Єдина проблема з таким телефоном, що під час розмови ви будете чути свій голос через динамік.

Провід й кабелі

Телефонна мережа починається в вашому домі. П ара мідних проводів біжить від вашого телефону до товстого кабелю, що містить безліч таких мідних пар. Залежно від того, де ви знаходитесь, цей товстий кабель буде входити безпосередньо в комутатор телефонної станції у вашому районі, або буде підключений в коробку розміром, приблизно, з холодильник, яка виступає в якості цифрового концентратора.

Оцифровка та доставка голосу

Концентратор оцифровує ваш голос з дискретизацією 8000 разів в секунду і 8-бітовим дозволом. Потім він збирає в собі ваш голос і десятки інших, і відправляє їх все в один провід (зазвичай коаксіальний кабель або волоконно-оптичний кабель) веде до телефонної станції. Так чи інакше, ваша лінія з'єднується з лінійним роз'єднувачем, і ви можете почути довгий гудок, піднімаючи трубку.

Якщо ви викликаєте когось, пов'язаного з тією ж самою станцією, то перемикач просто створює замкнуту ланцюг між вашим телефоном і телефоном людини, якого ви набрали. Якщо це міжміський дзвінок, то ваш голос оцифровується і об'єднується з мільйонами інших голосів. Ваш голос, зазвичай, йде по волоконно-оптичної лінії в телефонну станцію приймаючої сторони, але він може також бути переданий супутником або вишками зв'язку.

Створення власної телефонної мережі

Не тільки телефон простий пристрій. Зв'язок між вами і телефонною станцією ще простіше. Справді, ви можете легко створити свою власною телефонну мережу з використанням двох телефонів, 9-вольта і резистора на 300 Ом, який можна купити на радіоринку. Ви можете зібрати все це обладнання в такий спосіб: один провід з'єднує обидва телефони безпосередньо, а до другого дроту, що з'єднує телефони, послідовно підключені джерело живлення і резистор. Якщо двоє одночасно візьмуть телефонні трубки, то вони зможуть нормально розмовляти один з одним на відстані декількох кілометрів.

Єдине, що ваш маленький домофон не зможе зробити - це подзвонити на інший телефон, щоб попросити людину на іншому кінці дроту взяти трубку. Для сигналу дзвінка подається 90 вольт змінного струму частотою 20 герц.

Підключення до телефонної станції складається з двох мідних проводів. По одному з них передається від 6 до 12 вольт постійного струму, приблизно 30 мА. Мікрофон модулює звукові хвилі, динамік на іншому кінці відтворює цей модульований сигнал. От і все.

Якщо повернутися до часів ручного комутатора, то легко зрозуміти, як працювала колись велика телефонна мережа. У ті дні було безліч пар мідних проводів, що йдуть від кожного будинку до телефонної станції в центрі міста. Оператор комутатора сиділа перед великим щитом з одним гніздом для кожного абонента. Над кожним роз'ємом була невелика лампочка. Великий акумулятор був підключений через резистор для кожної провідний пари. Коли хтось піднімав трубку на своєму телефоні, важільний перемикач замикав ланцюг і пускав струм по дротах між будинком і телефонною станцією. Це запалювало світло лампочки над цим роз'ємом на розподільному щиті. Оператор з'єднував свою гарнітуру з цим роз'ємом і питав, з ким ця людина хотіла б поговорити. Потім оператор відправляв сигнал дзвінка стороні, що одержує і чекав, щоб там хтось взяв трубку. Після того, як трубка піднімалася, оператор з'єднував двох людей разом, точно так же, як проста інтерком-зв'язок. Це дуже просто!

тональний набір

У телефонах сучасної системи, оператори були замінені на електронний перемикач. Коли ви піднімаєте трубку, перемикач відчуває замикання ланцюга і грає звук довгого гудка. Таким чином, ви знаєте, що перемикач і ваш телефон працюють. Звук довгого гудка - це поєднання 350 Герц тони і 440 Герц тони. Набір цифр номера також супроводжується звуками різної тональності. Якщо номер зайнятий, ви чуєте переривчастий сигнал «зайнято», який складено з 480 Герц і 620 Герц тони.

Ширина смуги пропускання

З метою забезпечення більш далеких дзвінків, що передаються частоти обмежені пропускною здатністю близько 3000 Герц. Всі частоти в вашому голосі нижче 400 Герц і вище 3400 Герц виключаються. Від цього голос по міжміському телефону має характерне звучання.

Тому краще не влаштовувати музичні перформанси по телефону, щоб не стати героєм анекдоту:

Зустрічаються Петька і Василь Іванович. Василь Іванович каже: «Що тільки люди знаходять в цих Бітлз ?! Вони ж співають монотонно! » Петько запитує: «Василь Іванович, та де ж ти Бітлів то слухав ?!» Василь Іванович: «Як де? Мені вчора Фурманов пару їх речей наспівав по телефону ... »

У теоретичній частині ми не будемо заглиблюватися в історію створення стільникового зв'язку, про її засновників, хронологію стандартів і т.д. Кому це цікаво - матеріалу більш ніж достатньо як в друкованих виданнях, так і в мережі інтернет.

Розглянемо, що ж із себе представляє мобільний (стільниковий) телефон.

На малюнку дуже спрощено показаний принцип роботи:

Рис.1 Принцип роботи стільникового телефону

Стільниковий телефон - це приймально-передавач, що працює на одній з частот в діапазоні 850МГц, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц. Причому прийом і передача рознесені по частотах.

Система GSM складається з 3-х основних компонентів, таких як:

Підсистема базових станцій (BSS - Base Station Subsystem);

Підсистема перемикання / комутації (NSS -NetworkSwitchingSubsystem);

Центр управління і обслуговування (OMC - Operation and Maintenance Centre);

У двох словах працює це так:

Стільниковий (мобільний) телефон взаємодіє з мережею базових станцій (БС). Вишки БС зазвичай встановлюють або на своїх наземних щоглах, або на дахах будинків або інших споруд, або ж на орендованих вже існуючих вежах всіляких ретрансляторів радіо / ТВ і т.п., а також на висотних трубах котелень та інших промислових споруд.

Телефон після включення і весь інший час моніторить (прослуховує, сканує) ефір на наявність GSM-сигналу своєї базової станції. Сигнал своєї мережі телефон визначає за спеціальним ідентифікатором. Якщо такий є (телефон знаходиться в зоні покриття мережі), то телефон вибирає кращу за рівнем сигналу частоту і на цій частоті посилає БС запит нарегістрацію в мережі.

Процес реєстрації по суті є процесом аутентифікації (авторизації). Його суть полягає в тому, що кожна SIM-карта, вставлена \u200b\u200bв телефон, має свої унікальні ідентифікатори IMSI (International Mobile Subscriber Identity) і Ki (Key for Identification). Ці самі IMSI і Ki заносяться в базу центру аутентифікації (AuC) при надходженні виготовлених SIM-карт оператору зв'язку. При реєстрації телефону в мережі ідентифікатори передаються БС, а саме AuC. Далі AuC (центр ідентифікації) передає телефону деякий випадкове число, яке є ключем для виконання обчислень за спеціальним алгоритмом. Це обчислення відбувається одночасно в мобільному телефоні і AuC, після чого обидва результату порівнюються. Якщо вони збігаються, то SIM-карта визнається справжньої і телефон реєструється в мережі.

Для телефону же ідентифікатором в мережі є його унікальний номер IMEI (International Mobile Equipment Identity). Цей номер зазвичай складається з 15 цифр в десятковому поданні. Наприклад 35366300/758647/0. Перші вісім цифр описують модель телефону і його походження. Решта - серійний номер телефону і великі червоні літери.

Даний номер зберігається в незалежній пам'яті телефону. У застарілих моделях цей номер можна змінити за допомогою спеціального програмного забезпечення (ПО) і відповідного вибору програм (іноді і дата-кабелю), а в сучасних телефонах він дублюється. Один примірник номера зберігається в області пам'яті, яку можна програмувати, а дублікат - в зоні пам'яті OTP (One Time Programming), яка програмується виробником один раз і не має можливості перепрограмування.

Так ось, якщо навіть змінити номер в першій області пам'яті, то телефон, при включенні, порівнює дані обох областей пам'яті, і, якщо виявляються різні номери IMEI - телефон блокується. Для чого все це міняти, запитаєте ви? Насправді законодавство більшості країн забороняє це робити. Телефон за номером IMEI відстежується в мережі. Відповідно при крадіжці телефону його можна відстежити і вилучити. А якщо встигнути змінити цей номер на будь-який інший (робочий), то шанси знайти телефон зводяться до нуля. Цими питаннями займаються спецслужби при відповідної допомоги оператора мережі і т.д. Тому заглиблюватися в цю тему не буду. Нас цікавить чисто технічний момент зміни номера IMEI.

Справа в тому, що при певних обставинах цей номер може пошкодитися в результаті збою ПО або неправильного його поновлення і тоді телефон абсолютно не придатний для експлуатації. Ось тут на допомогу і приходять всі засоби, щоб відновити IMEI і працездатність апарату. Детальніше цей момент буде розглянуто в розділі програмного ремонту телефону.

Тепер коротенько про передачу голосу від абонента до абонента в стандарті GSM. Насправді це технічно дуже складний процес, який абсолютно відрізняється від звичної передачі голосу по аналоговим мереж як, наприклад, домашній провідний / радіо телефон. Чимось віддалено схожі цифрові DECT-радіотелефони, але реалізація все одно інша.

Справа в тому, що голос абонента, перш ніж буде переданий в ефір, піддається безлічі перетворень. Аналоговий сигнал розбивається на відрізки тривалістю 20мс, після чого перетворюється в цифровий, після чого кодується шляхом застосування алгоритмів шифрування з т.зв. відкритим ключем - система EFR (Enhanced Full Rate - вдосконалена система кодування мови, розроблена фінською компанією Nokia).

Всі сигнали кодека обробляються дуже корисним алгоритмом на основі принципу DTX (Discontinuous Transmission) -преривістой передачі мови. Його корисність полягає в тому, що він керує передавачем телефону, включаючи його тільки в тому момент, коли починається вимова мови і відключає в паузах між розмовою. Все це досягається за допомогою включеного в кодек VAD (Voice Activated Detector) -детектор активності мови.

У прийнятого абонента все перетворення відбуваються в зворотному порядку.

Чи знаєте ви, що відбувається після того, як ви набрали номер одного на мобільному телефоні? Як мережа знаходить його в горах Андалусії або на узбережжі далекого острова Пасхи? Чому іноді несподівано розмова переривається? Минулого тижня я побував в компанії Beeline і спробував розібратися, як влаштована стільниковий зв'язок ...

Велика площа населеної частини нашої країни покрита Базовими Станціями (БС). В поле вони виглядають як червоно-білі вишки, а в місті заховані на дахах нежитлових будинків. Кожна станція ловить сигнал від мобільних телефонів на видаленні до 35 кілометрів і спілкується з мобільним телефоном у службових або шляхом розпізнавання голосу каналах.

Після того, як ви набрали номер одного, ваш телефон зв'язується з найближчою до вас Базовою Станцією (БС) по службовому каналу і просить виділити голосовий канал. Базова станція відправляє запит на контролер (BSC), а той переадресує його на комутатор (MSC). Якщо ваш друг є абонентом тієї ж мережі, то комутатор звіриться з Home Location Register (HLR), з'ясує, де в даний момент знаходиться абонент (будинки, в Туреччині чи на Алясці), і переведе дзвінок на відповідний комутатор, звідки той його переправить на контролер і потім на Базову Станцію. Базова Станція зв'яжеться з мобільним телефоном і з'єднає вас з одним. Якщо ваш друг абонент іншої мережі або ви телефонуєте на міський телефон, то ваш комутатор звернеться до відповідного комутатора інший мережі. Складно? Давайте розберемося докладніше. Базова станція являє собою пару залізних шаф, замкнених в добре приміщенні з кондиціонером. З огляду на, що в Москві було на вулиці +40, мені захотілося трохи пожити в цьому приміщенні. Зазвичай, Базова станція знаходиться або на горищі будівлі, або в контейнері на даху:

2.

Антена Базовою Станції розділена на кілька секторів, кожен з яких «світить» в свою сторону. Вертикальна антена здійснює зв'язок з телефонами, кругла з'єднує Базову Станцію з контролером:

3.

Кожен сектор може обслуговувати до 72 дзвінків одночасно, в залежності від настройки і конфігурації. Базова станція може складатися з 6 секторів, таким чином, одна базова станція може обслуговувати до 432 дзвінків, однак, зазвичай на станції встановлено меншу кількість передавачів і секторів. Стільникові оператори воліють ставити більше БС для поліпшення якості зв'язку. Базова станція може працювати в трьох діапазонах: 900 МГц - сигнал на цій частоті поширюється далі і краще проникає всередину будівель 1800 МГц - сигнал поширюється на більш короткі відстані, але дозволяє встановити більшу кількість передавачів на 1 секторі 2100 МГц - Мережа 3G Ось так виглядає шафа з 3G обладнанням:

4.

На Базові Станції в полях і селах встановлюють передавачі 900 МГц, а в місті, де Базові Станції наставлені як голки у їжачка, в основному, зв'язок здійснюється на частоті 1800 МГц, хоча на будь-який Базовою Станції можуть бути присутніми передавачі всіх трьох діапазонів одночасно.

5.

6.

Сигнал частотою 900 МГц може бити до 35 кілометрів, хоча «дальність» деяких Базових Станцій, що стоять уздовж трас, може доходити до 70 кілометрів, за рахунок зниження числа одночасно обслуговуваних абонентів на станції в два рази. Відповідно, наш телефон з його маленькою вбудованою антеною також може передавати сигнал на відстань до 70 кілометрів ... Все Базові Станції проектуються таким чином, щоб забезпечити оптимальне покриття радіосигналом на рівні землі. Тому, незважаючи на дальність в 35 кілометрів, на висоту польоту літаків радіосигнал просто не надсилається. Тим не менш, деякі авіакомпанії вже почали встановлювати на своїх літаках малопотужні базові станції, які забезпечують покриття всередині літака. Така БС з'єднується з наземної мережею за допомогою супутникового каналу. Система доповнюється панеллю керування, яка дозволяє екіпажу включати і вимикати систему, а також окремі типи послуг, наприклад, вимикати голос на нічних рейсах. Телефон може вимірювати рівень сигналу від 32 Базових Станцій одночасно. Інформацію про 6-ти кращих (за рівнем сигналу) він відправляє по службовому каналу, і вже контролер (BSC) вирішує, який БС передати поточний дзвінок (Handover), якщо ви перебуваєте в русі. Іноді телефон може помилитися і перекинути вас на БС з гіршим сигналом, в цьому випадку розмова може перерватися. Також може виявитися, що на Базовою Станції, яку вибрав ваш телефон, все голосові лінії зайняті. У цьому випадку розмова також перерветься. Ще мені розповіли про так званої «проблеми верхніх поверхів». Якщо ви живете в пентхаусі, то іноді, при переході з однієї кімнати в іншу, розмова може перериватися. Це відбувається тому, що в одній кімнаті телефон може «бачити» одну БС, а в другій - іншу, якщо вона виходить на інший бік будинку, і, при цьому ці 2 Базові Станції знаходяться на великій відстані один від одного і не прописані як « сусідні »у стільникового оператора. У цьому випадку передача дзвінка з однієї БС на іншу відбуватися не буде:

Зв'язок в метро забезпечується так само, як і на вулиці: Базова станція - контролер - комутатор, з тією лише різницею, що застосовуються там маленькі Базові Станції, а в тунелі покриття забезпечується не звичайною антеною, а спеціальним випромінюють кабелем. Як я вже писав вище, одна БС може виробляти до 432 дзвінків одночасно. Зазвичай цієї потужності вистачає позаочі, але, наприклад, під час деяких свят БС може не впоратися з кількістю бажаючих зателефонувати. Зазвичай це трапляється на Новий Рік, коли всі починають вітати один одного. SMS передаються по службовим каналах. На 8 березня і 23 лютого люди вважають за краще вітати один одного за допомогою SMS, пересилаючи смішні віршики, і телефони часто не можуть домовитися з БС про виділення голосового каналу. Мені розповіли цікавий випадок. З одного району Москви почали надходити скарги від абонентів про те, що вони не можуть нікуди додзвонитися. Технічні фахівці стали розбиратися. Більшість голосових каналів було вільно, а всі службові були зайняті. Виявилося, що поряд з цією БС знаходився інститут, в якому йшли іспити і студенти безперервно обмінювалися есемесками. Довгі SMS телефон ділить на кілька коротких і відправляє кожне окремо. Співробітники технічної служби радять відправляти такі поздоровлення з допомогою MMS. Це буде швидше і дешевше. З Базовою Станції дзвінок потрапляє на контролер. Виглядає він так само нудно, як і сама БС - це просто набір шаф:

7.

Залежно від обладнання, контролер може обслуговувати до 60 Базових Станцій. Зв'язок між БС і контролером (BSC) може здійснюватися по радіорелейних каналу або з оптики. Контролер здійснює управління роботою радіоканалів, в т.ч. контролює пересування абонента, передачу сигналу з однієї БС на іншу. Набагато цікавіше виглядає комутатор:

8.

9.

Кожен комутатор обслуговує від 2 до 30 контролерів. Він займає вже великий зал, заставлений різними шафами з обладнанням:

10.

11.

12.

Комутатор здійснює управління трафіком. Пам'ятаєте старі фільми, де люди спочатку додзвонюватися до «дівчини», а потім вона вже з'єднувала їх з іншим абонентом, перетиківая проводки? Цим же займаються і сучасні комутатори:

13.

Для контролю за мережею у Білайну є кілька автомобілів, які вони ласкаво називають «їжачки». Вони пересуваються по місту і вимірюють рівень сигналу власної мережі, а також рівень мережі колег з «Великої Трійки»:

14.

Вся дах такого автомобіля утикана антенами:

15.

Усередині стоїть обладнання, що здійснює сотні дзвінків і знімає інформацію:

16.

Цілодобовий контроль за комутаторами і контролерами здійснюється з Центру Управління польотами Центру Контролю Мережі (ЦКШ):

17.

Існує 3 основних напрямки по контролю за мережею: аварійність, статистика і зворотний зв'язок від абонентів. Так само, як і в літаках, на всьому обладнанні мережі стоять датчики, які посилають сигнал в ЦКШ і виводять інформацію на комп'ютери диспетчерів. Якщо якесь обладнання вийшло з ладу, то на моніторі почне «блимати лампочка». ЦКШ також відстежує статистику по всіх комутаторів і контролерів. Він аналізує її, порівнюючи з попередніми періодами (годиною, добою, тижнем і т.д.). Якщо статистика якогось з вузлів стала різко відрізнятися від попередніх показників, то на моніторі знову почне «блимати лампочка». Зворотний зв'язок приймають оператори абонентської служби. Якщо вони не можуть вирішити проблему, то дзвінок переводиться на технічного фахівця. Якщо ж і він виявляється безсилим, то в компанії створюється «інцидент», який вирішують інженери, які займаються експлуатацією відповідного обладнання. За комутаторами цілодобово стежать за 2 інженера:

18.

На графіку показана активність московських комутаторів. Добре видно, що вночі практично ніхто не дзвонить:

19.

Контроль за контролерами (вибачте за тавтологію) здійснюється з другого поверху Центру Контролю Мережі:

22.

21.

Стільниковий зв'язок вважається одним з найбільш корисних винаходів людства - поряд з колесом, електрикою, інтернетом і комп'ютером. І лише за кілька десятиліть ця технологія пережила цілий ряд революцій. З чого починалося бездротове спілкування, як працюють стільники і які можливості відкриє новий мобільний стандарт 5G?

Перше використання рухомого телефонного радіозв'язку відноситься до 1921 року - тоді в США поліція Детройта використовувала односторонню диспетчерський зв'язок в діапазоні 2 МГц для передачі інформації від центрального передавача до приймачів в автомобілях поліцейських.

Як з'явився стільниковий зв'язок

Вперше ідея стільникового зв'язку була висунута в 1947 році - над нею працювали інженери з Bell Labs Дуглас Ринг і Рей Янг. Однак реальні перспективи її втілення стали вимальовуватися тільки до початку 1970-х років, коли співробітники компанії розробили робочу архітектуру апаратної платформи стільникового зв'язку.

Так, американські інженери запропонували розміщувати передавальні станції не в центрі, а по кутах «осередків», а трохи пізніше була придумана технологія, що дозволяє абонентам пересуватися між цими «сотами», не перериваючи зв'язку. Після цього залишилося розробити діюче обладнання для такої технології.

Завдання успішно вирішила компанія Motorola - її інженер Мартін Купер 3 квітня 1973 року продемонстрував перший працюючий прототип мобільного телефону. Він подзвонив начальнику дослідного відділу компанії-конкурента прямо з вулиці і розповів йому про свої успіхи.

Керівництво Motorola негайно вклало в перспективний проект 100 мільйонів доларів, проте на комерційний ринок технологія вийшла тільки через десять років. Така затримка пов'язана з тим, що спочатку потрібно створити глобальну інфраструктуру базових станцій стільникового зв'язку.

На території США цією роботою зайнялася компанія AT & T - телекомунікаційний гігант домігся від федерального уряду ліцензування потрібних частот і побудував першу стільникову мережу, яка охопила найбільші американські міста. В якості першого мобільника виступила знаменита модель Motorola DynaTAC 8000.

У продаж перший стільниковий телефон надійшов 6 березня 1983 року. Він важив майже 800 грамів, міг працювати на одному заряді 30 хвилин в режимі розмови і заряджався близько 10 годин. При цьому апарат коштувала 3995 доларів - нечувану суму на ті часи. Незважаючи на це, мобільник миттєво став популярний.

Чому зв'язок називається стільникового

Принцип мобільного зв'язку простий - територія, на якій забезпечується з'єднання абонентів, розбивається на окремі осередки або «стільники», кожну з яких обслуговує базова станція. При цьому в кожній «соте» абонент отримує ідентичні послуги, тому сам він ніяк не відчуває перетину цих віртуальних меж.

Зазвичай базова станція у вигляді пари залізних шаф з устаткуванням і антен розміщується на спеціально побудованій вишці, проте в місті їх нерідко розміщують на дахах висотних будівель. В середньому кожна станція ловить сигнал від мобільних телефонів на видаленні до 35 кілометрів.

Для поліпшення якості обслуговування оператори також встановлюють фемтосоти - малопотужні і мініатюрні станції стільникового зв'язку, призначені для обслуговування невеликої території. Вони дозволяють різко поліпшити покриття в тих місцях, де це необходімо.Сотовую зв'язок в Росії об'єднають з космосом

Що знаходиться в мережі мобільник прослуховує ефір і знаходить сигнал базової станції. В сучасну SIM-карту, крім процесора і оперативної пам'яті, вшитий унікальний ключ, що дозволяє авторизуватися в мережі. Зв'язок телефону зі станцією може здійснюватися по різних протоколах - наприклад, цифровим DAMPS, CDMA, GSM, UMTS.

Стільникові мережі різних операторів з'єднані один з одним, а також зі стаціонарною телефонною мережею. Якщо телефон виходить з поля дії базової станції, апарат налагоджує зв'язок з іншими - встановлене абонентом з'єднання непомітно передається іншим «стільниках», що забезпечує безперервний зв'язок при переміщеннях.

У Росії для мовлення сертифіковані три діапазону - 800 МГц, 1800 МГц і 2600 МГц. Діапазон 1800 МГц вважається найпопулярнішим в світі, тому що поєднує високу ємність, великий радіус дії і високу проникаючу здатність. Саме в ньому зараз працюють більшість мобільних мереж.

Які стандарти мобільного зв'язку бувають

Перші мобільники працювали з технологій 1G - це найперше покоління стільникового зв'язку, яке спиралося на аналогові телекомунікаційні стандарти, головним з яких став NMT - Nordic Mobile Telephone. Він призначався виключно для передачі голосового трафіку.

До 1991 року відносять народження 2G - головним стандартом нового покоління став GSM (Global System for Mobile Communications). Даний стандарт підтримується досі. Зв'язок в цьому стандарті стала цифровий, з'явилася можливість шифрування голосового трафіку і відправки СМС.

Швидкість передачі даних всередині GSM не перевищувала 9,6 кбіт / с, що робило неможливою передачу відео або високоякісного звуку. Проблему був покликаний вирішити стандарт GPRS, відомий як 2.5G. Він вперше дозволив користуватися мережею Інтернет власникам мобільних телефонів.

Такий стандарт вже забезпечив швидкість передачі даних до 114 Кбіт / c. Однак незабаром він також перестав задовольняти постійно зростаючі запити користувачів. Для вирішення цієї проблеми в 2000 році був розроблений стандарт 3G, який забезпечував доступ до послуг Мережі на швидкості передачі даних в 2 Мбита.

Ще однією відмінністю 3G стало присвоєння кожному абоненту IP-адреси, що дозволило перетворити мобільники в маленькі комп'ютери, підключені до інтернету. Перша комерційна мережа 3G була запущена 1 жовтня 2001 в Японії. Надалі пропускна здатність стандарту неодноразово збільшувалася.

Найбільш сучасний стандарт - зв'язок четвертого покоління 4G, яка призначена тільки для високошвидкісних сервісів передачі даних. Пропускна здатність мережі 4G здатна досягати 300 Мбіт / сек, що дає користувачеві практично необмежені можливості роботи в інтернеті.

Стільниковий зв'язок майбутнього

Стандарт 4G заточений на безперервну передачу гігабайтів інформації, в ньому навіть відсутня канал для передачі голосу. За рахунок надзвичайно ефективних схем мультиплексування завантаження фільму з високою роздільною здатністю в такій мережі забере у користувача 10-15 хвилин. Однак навіть його можливості вже вважаються обмеженими.

У 2020 році очікується офіційний запуск нового покоління зв'язку стандарту 5G, який дозволить передачу великих обсягів даних на надвисоких швидкостях до 10 Гбіт / сек. Крім цього, стандарт дозволить підключити до високошвидкісного інтернету до 100 мільярдів пристроїв.

Саме 5G дозволить з'явитися справжньому інтернету речей - мільярди пристроїв будуть обмінюватися інформацією в реальному часі. За оцінкою експертів, мережевий трафік скоро виросте на 400%. Наприклад, автомобілі почнуть постійно перебувати в глобальній Мережі і отримувати дані про дорожню обстановку.

Низька ступінь затримки забезпечить зв'язок між транспортними засобами та інфраструктурою в режимі реального часу. Очікується, що надійне і постійно діюче з'єднання вперше відкриє можливість для запуску на дорогах повністю автономних транспортних засобів.

Російські оператори вже експериментують з новими специфікаціями - наприклад, роботи в цьому напрямку веде «Ростелеком». Компанія підписала угоду про будівництво мереж 5G в інноваційному центрі «Сколково». Реалізація проекту входить в державну програму «Цифрова економіка», нещодавно затверджену урядом.

Люди вже давно навчилися спілкуватися на відстані. У давнину з вістями посилали гінця, пізніше писали листи. Тепер, щоб сказати далекого одному пару слів, можна просто зателефонувати йому. Головне мати при собі стільниковий телефон. Але як вони з'єднуються між собою, якщо у них навіть немає проводів? У цьому оповіданні я розповім вам як працює телефон.

Що це таке?

Мобільний телефон більше схожий на рацію, ніж на звичайний проводнойтелефон. Для передачі сигналу використовуються радіохвилі.

Різниця в тому, що рації підключені до однієї антени, і можуть з'єднуватися, лише спіймавши сигнал від неї. Стільникові телефони не прив'язані до конкретної станції. Під час пересування вони підключаються до тієї антени, від якої надходить найсильніший сигнал, тому ми можемо користуватися зв'язком практично в усьому світі, не змінюючи сім-карту. Антени, або базові станції, побудовані по всьому світу, вони ховаються в рекламних щитах, годинах, стовпах і навіть в деревах. Кожна з них відповідає за свою зону, що має форму шестикутника. На схемах ці межують одна з одною території нагадують бджолині стільники. Звідси і назва - стільниковий зв'язок.

Хто був першим?

Як ви думаєте, хто найпершим поговорив по мобільному телефону? Зрозуміло, що це був співробітник компанії Motorola, яка їх випустила. У 1973 році, перебуваючи на одній з вулиць Нью-Йорка, він подзвонив і похвалився дзвінком з незвичайного в той час телефону своєму головному конкуренту. Цей телефон став прототипом першого мобільника, що надійшов на прилавки магазинів через 10 років.

Щоб телефон заробив, потрібно вставити в нього сім-карту. На ній записана інформація про абонента, тобто про людину, яка нею користується. Мобільний телефон починає перевіряти всі доступні йому частоти, їх близько 160. Шість кращих сигналів записуються на сім-карту, це і є сигнали саме вашої мережі.

Після того як ви набрали номер вашого приятеля, ваш телефон передає інформацію про вас на антену з найпотужнішим сигналом. Ваш оператор (наприклад, МТС або Білайн) дізнається вас, знаходить вільний канал, на якому може відбуватися вашу розмову, і з'єднує вас. Все це займає всього кілька секунд.

Сам розмова - це досить складний технічний процес. Наш голос розбивається на відрізки тривалістю 20 мілісекунд і перетворюється в цифровий формат, потім кодується спеціальною системою. Зашифровані сигнали обробляються ще раз, щоб прибрати сторонній шум.

зараз стільниковий телефон служить не тільки для розмов. В одному маленькому пристрої вміщується такі прості механізми як прості годинник, будильник, калькулятор, календар, ліхтарик, так і складні фотоапарат, вихід в інтернет, плеєр і багато іншого.