El telèfon ha canviat molt des del seu invent. Avui ni tan sols és l'aparell el que simplement transmet la veu d'una persona a una altra a llargues distàncies. En el món modern, es tracta d'una eina tècnica complexa amb intel·ligència artificial que no només pot fer trucades i enviar missatges, sinó que també pot reproduir vídeo i àudio, accedir a Internet, processar grans quantitats d'informació i realitzar simultàniament moltes operacions i tasques. Què sabem sobre com funciona el telèfon i com funciona? En el marc d'aquest article, intentarem entendre aquest problema.
El naixement i l'evolució del telèfon
El fundador del primer aparell per transmetre informació a distància es considera Samuel Morse, que va inventar el telègraf i el codi Morse.
És difícil anomenar aquest dispositiu un telèfon complet, ja que la informació es transmetia mitjançant el tancament de contactes i especialmentEl codi Morse, com s'anomena sovint per abreujar-lo, ha estat desenvolupat per a això.
Alguns historiadors atribueixen la invenció del primer telèfon a Antonio Meucci, al qual va anomenar telefotòfon. Va desenvolupar els dibuixos, però per alguna raó desconeguda no va registrar la seva creació. Per tant, la patent pertany a Alexander Bell. El seu dispositiu estava sense trucades i no tenia res a veure amb els dispositius moderns.
El dispositiu telefònic era voluminós i incòmode per a les negociacions, amb un pes d'uns vuit quilos. Tanmateix, això no va impedir la seva popularització i àmplia distribució a tots els països. A principis del segle XX, ja hi havia més de deu mil estacions al món. Cada vegada, es van fer canvis i millores al seu disseny, de manera que hi va aparèixer un micròfon i un altaveu separats.
La construcció global de centrals telefòniques automàtiques ha portat a la modernització dels dispositius. Tenien un telèfon i un disc per marcar el número de l'abonat. El dial contenia números i lletres, excepte la lletra "З", ja que s'assembla a un tres. Als telèfons fixos amb polsador, aquesta numeració s'ha conservat fins als nostres dies. Això no es fa en absolut per enviar missatges, és més fàcil recordar el número. Els primers dispositius a la Rússia soviètica pertanyien a dues empreses: Ericsson i Siemens. Aquests eren telèfons sense carregador, que funcionaven segons el principi de transmetre i rebre impulsos elèctrics simples.
Els telèfons sense fil van aparèixer al nostre país als anys 70 del segle XXsegle. Transmetien un senyal de ràdio a la base, que, al seu torn, es comunicava amb un altre abonat al llarg de la línia mitjançant interruptors. El seu nom comercial és "Altai", eren un prototip de comunicacions mòbils. Aquesta instal·lació pesava set quilos. No era apte per al seu transport, per la qual cosa estava equipat amb vehicles de serveis operatius. Va deixar d'existir només el 2011.
A Rússia, la primera comunicació mòbil va aparèixer l'any 1991 i va funcionar segons l'estàndard NMT. Els primers proveïdors de telèfons mòbils van ser Nokia i Motorola. Els preus dels aparells eren còsmics, i només les persones molt riques els podien permetre. L'estàndard GSM va aparèixer l'any 1993 i, després de vèncer els seus competidors, va arrelar a molts països. Us permet implementar moltes funcionalitats, inclòs l'enviament de missatges curts. Inicialment, s'havien d'enviar com a notificacions de servei, però als usuaris els va agradar tant l'opció que es va convertir en un servei independent dels operadors mòbils.
Amb l'arribada de l'era dels dispositius portàtils, el dispositiu dels telèfons mòbils es va fer cada cop més complex, la mida i el pes - menys, i les possibilitats - més. De gegants de tres quilos, s'han convertit en equips de comunicacions en miniatura que poden cabre fàcilment fins i tot a la mà d'un nen. Amb el temps, el teclat de polsador real va ser substituït per un de virtual a la pantalla tàctil. Al tauler van aparèixer càmeres, escàners d'empremtes dactilars i molts altres dispositius.
Com funcionen els telèfons analògics
Dispositiu de telèfon rotatiu i de marcatge tàctil similar en disponibilitatblocs compostos, però difereix pel principi de funcionament. Les unitats inclouen els mòduls següents:
- Telèfon amb micròfon i altaveu.
- Telèfon.
- Trucant.
- Unitat de marcatge.
- Transformer.
- Interruptor de palanca.
- Condensador de separació.
- mòdul RF (estacions portàtils).
L'interruptor de palanca s'encarrega de connectar el dispositiu a la línia d'abonat. Al dispositiu de telèfon sense fil, la connexió està condicionada a que el telèfon estigui encès.
El micròfon converteix les ones sonores en senyals elèctrics. Els dispositius es divideixen en electrodinàmics, condensadors, carbó, electromagnètics i piezoelèctrics. També es divideixen en actius i passius. Els actius formen un impuls electromagnètic a partir del so, els passius canvien els paràmetres d' altres nodes, principalment la capacitat i la resistència. Aquests últims requereixen una font d'alimentació addicional.
El telèfon tradueix els impulsos elèctrics en so. El corrent elèctric que flueix per les bobines forma un camp magnètic altern, que fa que la membrana de l' altaveu vibri. Els dispositius electrodinàmics i electromagnètics utilitzen un sistema magnètic diferencial, els dispositius piezoelèctrics deformen els elements de la membrana de les fonts de freqüència sonora associades.
La unitat de trucada pot ser d'inducció i electrònica. Necessari per notificar a l'abonat d'una trucada entrant. El primer, amb l'ajuda del corrent que circula per les bobines, fa que el percutor vibri i colpeja les copes que sonen. La unitat electrònica processainformació sobre el senyal entrant i la redirigeix a un altaveu comú en forma de polsos d'una freqüència determinada, que s'anomena to de trucada.
El mòdul de RF només està present a la unitat del telèfon sense fil. Està dissenyat per intercanviar informació entre el telèfon i el receptor mitjançant senyals de ràdio.
El transformador connecta els nodes parlants individuals entre si. També elimina l'efecte de l'eco local al telèfon i és responsable de la concordança amb la impedància de línia.
Es necessita un condensador de desacoblament per connectar el telèfon a la línia en la manera de rebre un senyal d'entrada i esperar-ne un de sortint. Admet una alta resistència a una gran tensió d'entrada i una baixa resistència a una petita tensió d'entrada.
El marcador és de pols (disc) i electrònic (botó). En la primera variant, la roda mecànica, girant, tanca els contactes i envia senyals a la central telefònica automàtica. El seu número correspon a un número específic del número de l'abonat. Els electrònics funcionen mitjançant circuits integrats que generen polsos artificialment mitjançant relés d'estat sòlid i els envien al receptor de l'estació. Els PBX moderns encara conserven aquest mètode de trucada a un abonat, però més sovint utilitzen el marcatge per tons. Els dispositius moderns també admeten la telefonia IP. El principi de funcionament de la marcació per tons és generar senyals a curt termini de freqüències predeterminades, cada valor dels quals correspon a un nombre determinat del número. El dispositiu per connectar un telèfon mitjançant protocol IP implica l'ús del servidor d'un proveïdor a través d'un canal d'Internet dedicat des del qual es fa una trucada. Els dispositius mòbils envien senyals de ràdio d'una freqüència determinada al sistema de comunicació de les torres cel·lulars.
El principi de funcionament dels dispositius en xarxes cablejades
Per entendre completament el telèfon mòbil, cal saber com funciona el sistema PBX analògic. Tot i que els telèfons mòbils són estructures digitals complexes amb circuits integrats, funcionen segons el principi bàsic dels telèfons fixos convencionals.
Cada proveïdor de serveis assigna números d'identificació únics als seus clients pels quals els diferencia entre ells. En aquest cas, s'anomena número de l'abonat o punt de connexió al qual s'ajusten els cables. Quan la central envia un senyal, el telèfon està en estat apagat, és a dir, el telèfon està a la màquina i l'interruptor de ganxo està en posició oberta. Quan es rep una trucada de la línia, el corrent passa per l'enrotllament primari, fent que la lleva vibri i batega les copes. En els sistemes electrònics, això passa de manera diferent, el senyal s'alimenta a un altaveu extern i a la sortida escoltem una melodia o el cant dels ocells, per exemple. Després que l'abonat agafi el telèfon, el mòdul de trucada i el circuit de marcatge es tanquen i la recepció s'obre mitjançant el relé.
Les trucades a un altre usuari es produeixen en ordre invers. Una persona agafa el telèfon, que tanca un circuit i en desconnecta un altre. La trucada es realitza al mòdul de marcació enviant polsos o senyals als dispositius de commutació de l'estació. Ella, al seu torn, reconeix els números, combinant-los en un sol nombre, als quals redirigeixpunt desitjat.
La transmissió de veu en sistemes analògics es produeix a causa de la vibració de la membrana del micròfon. En el carbó, crea un segell, que provoca una pertorbació del camp magnètic de la bobina. Aquesta oscil·lació genera un pols que s'envia a un altre receptor.
Disseny esquemàtic de telèfons mòbils
El dispositiu mòbil s'ha de destacar en una categoria a part, ja que en la seva execució s'assembla a un sistema DECT, però amb diverses diferències. També transmet un senyal de ràdio al receptor, però primer es xifra. Utilitza les seves pròpies freqüències i canals per treballar. Però presentar un gadget mòbil com un telèfon no és del tot correcte. Fa temps que és un dispositiu multifuncional.
Si parlem de rendiment extern, cal tenir en compte el següent:
- Factor de forma. Pot ser un cos plegable o lliscant.
- Càmera.
- Micròfon.
- Altaveu.
- Pantalla.
- Teclat.
- Conector USB.
- Bateria.
- Carregadors per a telèfons mòbils.
- Targeta SIM.
Molts gadgets es complementen amb diversos accessoris, la qual cosa n'amplia l'abast. El diagrama esquemàtic del dispositiu intern es mostra a la figura següent.
Malgrat això, el dispositiu funciona exclusivament amb senyals de ràdio analògics, tots els processos que hi ha estan totalment digitalitzats. El seu xip inclou blocs analògics i digitals.
Mòdul analògic
Inclou un mitjà per rebre i transmetre senyals. Generalmentsituat separadament del node digital. Segons el seu rendiment, s'assembla a un radiotelèfon, però funciona segons l'estàndard GSM. El receptor i l'emissor no funcionen de manera sincrònica, el senyal s'envia amb un retard d'1/8. Això us permet estalviar bateria i integrar l'amplificador amb un mesclador. Com que el dispositiu mai funciona per rebre i transmetre al mateix temps, és una mena d'interruptor que canvia l'antena d'un mode a un altre.
A la recepció, després de passar pel filtre de canal, el senyal és amplificat pel LNA i enviat al mesclador. Després es demodula i s'envia a un convertidor analògic a digital, que el converteix en el senyal digital necessari per alimentar la CPU.
En la transmissió, un generador lògic modula les dades digitals en un senyal. A més, a través del mesclador, entra al sintetitzador de freqüència, després del qual passa al filtre de canal i l'amplifica. Només s'envia un senyal de força suficient a l'antena, des d'on va a l'espai.
Mòdul digital
L'element principal i el cervell de tot el sistema és el processador central, que processa tota la informació entrant. El chipset del microcircuit s'utilitza de manera similar a un d'ordinador, però en termes de rendiment i potència no pot competir amb ell. A més de la CPU, aquesta unitat inclou:
- Un convertidor analògic a digital que converteix els senyals de micròfon analògic en dades digitals.
- Codificador i descodificador de veu i canal.
- Conversor de digital a analògic.
- Decodificador icodificador.
- Detector d'activitat de la parla. Permet que els nodes funcionin només quan hi ha la veu de la persona que truca.
- Fons del terminal. Forma una interfície de comunicació amb dispositius externs, com ara un ordinador o un carregador de telèfon.
- mòduls sense fil.
- Teclat.
- Pantalla.
- Altaveu.
- Micròfon.
- Mòdul de càmera.
- Emmagatzematge extraïble.
- Targeta SIM.
Algunes empreses utilitzen dos micròfons. Es necessita un per suprimir el soroll extern. A més, de vegades s'utilitzen dos altaveus: un per a converses telefòniques i l' altre per reproduir música.
El principi de funcionament dels dispositius mòbils en una xarxa mòbil
Els telèfons mòbils funcionen a la xarxa GSM en quatre freqüències:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
L'estàndard del sistema inclou tres components principals:
- Subsistema de l'estació base (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Centre de gestió i serveis (OMC).
El dispositiu interactua amb les estacions base (torres). Després d'activar-lo, comença a escanejar xarxes del seu estàndard, que reconeix per l'identificador de difusió. Si està disponible, el telèfon selecciona l'estació la intensitat del senyal de la qual és més alta. A continuació ve l'autenticació. Els identificadors són números únics de targeta SIM IMSI i Ki. A continuació, el centre d'autenticació (AuC) envia un nombre aleatori al dispositiu, que és la clau per a un algorisme especialinformàtica. Al mateix temps, el sistema realitza aquest càlcul per si mateix. Si els resultats de la base i el dispositiu coincideixen, el telèfon està registrat a la xarxa.
L'identificador únic del dispositiu és el seu IMEI, que s'emmagatzema a la memòria no volàtil. Aquest número l'estableix el fabricant i és el seu passaport. Els vuit primers dígits de l'IMEI inclouen la descripció del dispositiu, la resta són el número de sèrie amb un dígit de verificació.
Després d'haver registrat correctament, el telèfon està preparat per intercanviar senyals amb les estacions base. Com s'ha esmentat anteriorment, la disposició dels telèfons dels operadors mòbils és similar al sistema de dispositius DECT, però amb les seves pròpies diferències. Abans de sortir a l'aire, el senyal mòbil es xifra i es divideix en segments de 20 ms. La codificació es realitza segons l'algorisme estàndard EFR mitjançant una clau pública. I l'antena s'activa mitjançant un detector d'activitat de la parla (VAD), és a dir, quan una persona comença a parlar. La discontinuïtat de la parla la gestiona el còdec mitjançant l'algoritme DTX. Al costat receptor, el senyal es processa de la mateixa manera, però en ordre invers.
Carregadors
Els carregadors per a telèfons mòbils són un component important, ja que mantenen el dispositiu en funcionament. La seva finalitat directa és reduir la tensió i corrent de la xarxa als valors requerits i subministrar-la a la bateria. Bàsicament, la tensió de sortida és de 5V, el corrent depèn del model i la capacitat de la bateria. El temps de càrrega de la bateria també depèn de la seva força.
Els carregadors comparteixen:
- Activattransformador.
- Puls.
Els primers no tenen por de les caigudes de tensió i sempre tenen un gran marge de corrent. El seu concepte és molt senzill. La bobina reductora s'alimenta amb tensió de xarxa, que la redueix als valors desitjats. El corrent del segon bobinatge passa al pont de díodes, on està instal·lat el condensador. Actua com a filtre contra les sobretensions i es fa càrrec de l'excés. A continuació, la resistència baixa el corrent i el transfereix a la bateria.
El circuit de memòria de polsos és més complex i es fa amb díodes i transistors.
Admet sistemes de transmissió de dades sense fil
Actualment, hi ha tres maneres de transferir dades:
- Infrarojos.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
La primera ha demostrat ser ineficaç, de manera que no s'utilitza. Els dos últims s'implementen en gairebé tots els dispositius. El Bluetooth té un abast curt i s'utilitza principalment amb la finalitat d'organitzar una interfície de comunicació amb dispositius portàtils per al telèfon.
Wi-Fi es considera un format més avançat i s'utilitza per accedir a Internet. Cal tenir en compte que hi ha programari especial que us permet fer trucades per Internet sense utilitzar una connexió mòbil. A més, amb aquesta tecnologia, podeu organitzar una xarxa local a la qual es poden connectar diversos dispositius alhora i intercanviar dades.
Accesoris opcionals
Les empreses manufactureres estan intentant de totes les maneres possibles atraure clients als seus productes,per tant ampliar constantment el ventall de la nomenclatura oferta. Això inclou:
- Cases.
- Protecció de vidre.
- Dispositius portàtils per al telèfon, com ara auriculars.
- Unitats extraïbles.
- Multimèdia.
- Eines intel·ligents.
- dispositius USB per al vostre telèfon, com ara cables, adaptadors o carregadors.
Aquestes utilitats amplien molt les capacitats dels gadgets i faciliten la vida als seus propietaris.
Característiques comparatives dels models de telèfon moderns
Per entendre què són els telèfons moderns, heu de veure els seus paràmetres clarament. Però tenir en compte una marca és injust. La revisió d'una mostra no donarà una imatge completa, per tant, per a la comparació i l'anàlisi, es van prendre tres telèfons intel·ligents emblemàtics de les marques Samsung (el dispositiu de telèfons d'aquesta marca no és massa diferent dels altres), Apple i Xiaomi. Per categoria de preu, es van alinear en l'ordre següent:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
A jutjar pel preu, l'iPhone utilitza tecnologies avançades que tenen els paràmetres més alts. No obstant això, Samsung ha estat al mercat des de 1938 i ha acumulat molta experiència. En general, l'objectiu de la comparació no és identificar el guanyador i respondre a la pregunta de quin és millor: el dispositiu de telèfons a "Android" o a la plataforma iOS. El repte és mostrar fins a quin punt ha arribat la tecnologia.
| Noms dels paràmetres | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensions, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Pes, g | 208 | 201 | 189 |
| Suport a la xarxa | Els telèfons Samsung, Apple i Xiaomi admeten xarxes 2G, 3G i 4G | ||
| Targetes SIM | 1 sense mida | 2 nanoescala | |
| Mida de la pantalla en diagonal, polzades | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Resolució de pantalla | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| densitat de DPI | 458 | 516 | 403 |
| Tecnologia de producció | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Nombre de colors a la pantalla | 16 milions | 17 milions | 16,7 milions |
| Sistema | iOS | Android | |
| Fabricant de la CPU | Apple | Samsung | Qualcomm |
| Model de CPU | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Nombre de nuclis | 6 | N'hi ha 8 al dispositiu dels telèfons Xiaomi i Samsung en la configuració general, 4 per a cadascun | |
| Freqüència, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tecnologia, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Memòria interna, GB | 256 | 128 | |
| Sensors integrats |
|
|
|
| Resolució de la càmera posterior, MP |
Principal: 12 MP Auxiliar: 12 MP |
||
| Sensibilitat de l'obertura |
Principal: ƒ/2,4 Auxiliar: ƒ/1,8 |
Principal: ƒ/2,4 Auxiliar: ƒ/1,5 |
Principal: ƒ/2,4 Auxiliar: ƒ/1,8 |
| Resolució de la càmera frontal, MP | 7 | 8 | 5 |
| Sensibilitat de l'obertura | ƒ/2.2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Admet tecnologia sense fil | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Posicionament per satèl·lit | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Capacitat de la bateria, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Sistemes de protecció |
|
El telèfon Samsung només té un escàner facial | Xiaomi té un escàner d'empremtes digitals |
Com podeu veure a la taula, les especificacions i els dispositius dels telèfons Samsung, Xiaomi i Apple són gairebé els mateixos. Això només parla d'una competència sana i del desig de millorar el vostre producte per als usuaris. Tots els fabricants estan introduint les últimes tecnologies que no s'aturen i es desenvolupen ràpidament.
Conclusió
No ha passat gaire temps des de l'aparició del primer telèfon. Durant aquest període, han evolucionat d'un simple conjunt de peces a dispositius intel·ligents. Combinen moltes funcions que anteriorment estaven assignades a altres dispositius. I aquest desenvolupament continuarà.
