Современные сотовые телефоны и их классификация

История мобильного телефона

Мобильный телефон, привычный сегодня для миллионов людей во всем мире, имеет короткую, но стремительную историю развития. В 1947 году инженеры компании Bell Laboratories выступили с предложением создать мобильный телефон. Первые аппараты весом 30-40 кг использовались в автомобилях. К 70-м годам прошлого века вес таких устройств удалось снизить до 15 кг с одновременным уменьшением габаритов. Внутреннего источника питания в нем еще не было, поэтому телефон подключался к бортовой сети автомашины. Полноценными мобильными телефонами такие аппараты назвать было трудно.В 1967 году инженер компании Motorola Мартин Купер создал первые портативные рации. После чего начал работать над телефоном, который всегда можно было бы носить с собой и не испытывать неудобств от его чрезмерного веса и размеров. 3 апреля 1973 года на крыше 50-этажного здания в Нью-Йорке была смонтирована базовая станция, точнее, ее прототип, способный обслуживать не более 30 абонентов и соединять их с наземными линиями связи. Тогда же был выпущен и первый мобильный телефон - Dyna-Tac. Его габариты были 225 х 125 х 375 мм, вес - 15 кг. Дисплей и вспомогательные функции, вроде записной книжки, отсутствовали. Аккумулятор обеспечивал до получаса работы в режиме разговора и заряжался в течение 10 часов. Прежде чем мобильный телефон стал доступен каждому, компания Motorola разработала еще пять поколений таких устройств. Случилось это лишь в 1983 году. Однако впереди был еще долгий путь от увесистых "кирпичей" до удобных и популярных ныне трубок.Ассоциация телекоммуникаций (ITA) и Ассоциация индустрии сотовых коммуникаций (CTIA) удостоили Купера места в Зале Славы беспроводной связи (оказывается, есть и такой). Вот лишь некоторые модели телефонов, в которых впервые появились распространенные сейчас сервисные функции:

· Первый в мире WAP-телефон - Motorola Timeport P7389.

· Первый в мире GPRS-телефон - Motorola Time-port 7389i.

· Первый в мире телефон, разработанный специально для женщин - Samsung SGH-A400.

· Первый в мире телефон, в котором используется технология Internet Times (Swatch) - Ericsson T20.

· Первый в мире GSM-телефон, имеющий GPS приемник - Benefon ESC.

Сейчас на рынке имеется огромный ассортимент моделей мобильных телефонов. Многие из них на самом деле уже многофункциональные аппараты, объединяющие несколько устройств.

Сотовые системы связи

Система сотовой связи - это совокупность размещенных на определенной местности базовых радиостанций, связанных между собой и с сетями телефонной связи. Базовые станции размещаются на местности в вершинах углов шестиугольников, похожих по форме на пчелиные соты (отсюда "сотовая связь"). Размеры сторон "сот" могут составлять от сотен метров в городах до нескольких десятков километров в сельской местности. При ведении переговоров абонентом и его перемещении в пределах зоны обслуживания такой системы переключение сотовой трубки с одной базовой станции на другую (как в пределах "сот", так и между ними) происходит автоматически. Это обеспечивает бесперебойность связи и позволяет назвать ее мобильной. В основу первых систем сотовой (мобильной) связи были положены принципы, разработанные ранее для стандартов аналоговой радиосвязи. Каждое государство развивало свою собственную систему, которая была несовместима с другими по оборудованию и функционированию. Таким образом, действие мобильных устройств ограничивалось пределами одной страны. В 1982 г. Конференция европейских почтово-телеграфных служб сформировала группу, которой было поручено разработать глобальный (паневропейский) стандарт для мобильной связи - Global Standart for Mobile Communications (GSM). Система связи должна была удовлетворять определенным требованиям:

· хорошее качество речевых сообщений;

· невысокая стоимость терминалов и услуг;

· поддержка международных связей (роуминг);

· использование портативных терминалов;

· определенный набор услуг и служб.

В основу стандарта GSM был положен цифровой принцип построения мобильной системы связи. Цифровая система связи имеет много преимуществ перед аналоговой и позволяет создать для абонентов ряд новых услуг, например факсимильную связь, службу коротких сообщений SMS (Short Message Service - пейджинг). Для связи между пользователями ПК и сетью GSM не требуется модем. Стандартизованная в 1990 г. в Европе сеть GSM распространилась по всем континентам и странам, и аббревиатура GSM означает теперь Global System for Mobile Communications. Сеть GSM состоит из нескольких функциональных единиц: мобильного (сотового) телефона, который находится у абонента; базовой станции, поддерживающей радиосвязь с мобильным телефоном, и коммутационного центра, выполняющего соединение между мобильными абонентами и управление связью при перемещении абонентов. Рассмотрим состав и назначение отдельных функциональных единиц. Мобильный (сотовый) телефон состоит из терминала (непосредственно телефонного аппарата) и SIM-карты (Subscriber Identity Module - модуль идентификации абонента). В терминале находится антенна, микрофон, приемопередатчик, АЦП и ЦАП (аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи), усилитель и капсюль от наушника или миниатюрный громкоговоритель. Терминал имеет только одному ему присущий код IMEI (International Mobile Equipment Identity). SIM-карта, или смарт-карта, представляет собой микросхему (чип) флэш-памяти, в которую заносятся код IMSI (International Mobile Subscriber Identity), используемый для идентификации абонента в системе, секретный ключ для проверки подлинности карты, шифры, пароли, личная информация. SIM-карта обеспечивает персональную мобильность абонента, т. е. абонент может иметь доступ к услугам связи с любого терминала и местоположения. Вставив SIM-карту в другой телефон, абонент также имеет возможность пользоваться всеми услугами мобильной связи стандарта GSM. Благодаря этому можно легко менять сам аппарат: мобильный номер остается прежним - в него просто вставляется SIM-карта, и все сохраненные на ней данные становятся доступными. SIM-карта защищается от несанкционированного использования паролем или персональным идентификационным номером (PIN-код).

Базовая станция в пределах сотовой ячейки поддерживает одновременно сотни телефонных переговоров, выделяя им свободные частотные коридоры. При перемещении мобильного телефона базовая станция автоматически переключает его на другую свободную частотную полосу, на которой связь более устойчива. Коммутационный центр следит за перемещением телефона абонента, продолжающего телефонный разговор, и определяет момент роуминга, когда следует переключить вызов с одной базовой станции на другую, чтобы не снизилось качество приема и передачиОсобенностью мобильной связи является то, что при передвижении абонента (пешком, на автомобиле, в поезде и т. д.) во время разговора уровень радиосигнала постоянно изменяется. На него влияет рельеф местности, строительные объекты, специфика жилых помещений и салонов автомобилей и т. д. Особенностью сетей GSM является то, что мобильный телефон во время разговора постоянно следит за мощностью сигнала и, если она резко снижается, передает об этом информацию на базовую станцию. Автоматика базовой станции сканирует все свободные каналы связи и возможности соседних сот и устанавливает новую, более надежную связь. Таким образом, в сотовых сетях каналы связи не постоянны и на протяжении разговора могут несколько раз меняться. Цифровой стандарт GSM получил в Европе (в том числе и в России) наиболее широкое распространение и стал основным. В зависимости от рабочей частоты он подразделяется на GSM 450/900/1800/1900 МГц. В России наиболее распространен GSM 900/1800 МГц. Сети этого стандарта есть практически во всем мире. Операторами стандарта GSM являются МТС (Мобильные телесистемы), Мегафон, Билайн и TELE-2. Помимо стандарта GSM в европейской части России действуют стандарты NMT-450i, D-AMPS и CDMA. Следует иметь в виду, что стандарт определяет не только частоту, на которой осуществляется связь, но и характер связи - аналоговый или цифровой, а также виды услуг, предоставляемых абонентам. Скандинавский аналоговый стандарт NMT-450i, (Nordic Mobile Telephone) широко распространен в Скандинавии, Прибалтике и на Северо-Западе России. Недостатки NMT-450i - жесткая привязка телефона к оператору (нельзя сменить оператора, и даже номер, не поменяв аппарат) и относительно большие размеры аппаратов. Оператором стандарта NMT-450i является МСС (Московская сотовая связь), член федеральной сотовой сети СОТЕЛ. D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service) - стандарт, который действует в 20 городах России. В Европе им не пользуются. Стандарт CDMA (Code Division Multiple Access) пока мало распространен.

Классификация мобильных телефонов

По объему выполняемых функций и степени оснащенности мобильные телефоны, представленные на современном рынке, можно разделить на 6 категорий:

-Бюджетные аппараты. Имеют минимальный набор функций и скромны по дизайну. Помимо обязательных функций могут обладать и дополнительными: вибровызов, русификация, часы, календарь, будильник, калькулятор, органайзер, игры, голосовой набор, WAP-браузер. Главная задача такого аппарата - предоставление связи как таковой. Аппарат этого класса должен быть не очень большим и тяжелым (не более 150 граммов) и достаточно долго работать со стандартной батареей (в режиме ожидания не менее 130 часов). В основном данные телефоны рассчитаны на людей с невысоким уровнем дохода (студенты, молодые специалисты, пенсионеры) и на нетребовательных пользователей, для которых в телефоне важна только функция связи.

-Телефоны бизнес-класса(Аппараты среднего класса). Такие аппараты пользуются наибольшим спросом. Производители стремятся как можно лучше оснастить подобные новинки, стремясь при этом как можно меньше повысить цену. Количество подобных аппаратов постоянно растет и при этом можно выбирать между разными производителями: Nokia, LG, Samsung, Мotorola, Siemens...

-Имиджевые телефоны Эти аппараты повторяют возможности бизнес-класса и выделены в отдельный сегмент рынка благодаря эксклюзивному дизайну. Здесь главную роль играет внешний облик, а функции отодвигаются на второй план. Порой, купив имиджевую трубку, владелец не использует функции телефона даже на 10%. По сути, имиджевые аппараты не сильно отличаются от бизнес-телефонов в плане оснащенности; единственная разница - уникальный дизайн корпуса. Телефоны данной категории могут быть "одеты" в металл, сверкать голубой подсветкой, отображать до 65 000 цветов, удивлять необычайно маленьким размером и весом, а также оригинальностью конструкции. Вычурный, запоминающийся дизайн и модные "примочки" - основные черты этих телефонов. Стоят такие модели дорого.

-Телефоны с повышенной защитой. Корпуса таких телефонов способны выдержать серьезные механические нагрузки, удары и падения. Они защищены от попадания пыли и перепада температур, им не страшен проливной дождь - некоторые даже способны погрузиться на небольшую глубину. Как правило, за это приходится расплачиваться увеличением веса и размеров. Среди этой группы есть модели, предназначенные для профессионалов (геологов, альпинистов, инженеров, спортсменов и др.). Функциональная основа этих телефонов традиционна, но она может быть дополнена специфическими возможностями: системой позиционирования GPS, измерителем уровня шума, сложным секундомером и т. д. Цена на эти модели несколько выше, чем у телефонов предыдущих классов.

-Смартфоны (коммуникаторы). Смартфоны - устройства, объединяющие сотовый телефон и мобильный компьютер. Смартфоны обладают малыми размерами и большим дисплеем. Их преимущества - сохранение большого количества информации, возможность работы с основными офисными программами и обеспечение не только голосовой связи, но и пересылки данных, а также прямой выход в Интернет. Как по оснащенности, так и по цене смартфоны стоят выше аппаратов бизнес-класса. Как правило, они имеют гораздо больший цветной, или сенсорный экран, встроенную фото видеокамеру и расширенный набор возможностей. Объем памяти смартфонов исчисляется десятками мегабайт, вдобавок его можно расширять с помощью карточек памяти. Хотя в большинстве смартфонов функция телефонной связи является не основной, а одной из многих возможностей устройства, тем не менее смартфоны похожи на обычные мобильные телефоны, разве что чуть побольше и потяжелее.

Технические характеристики мобильного телефона

Прежде чем купить мобильный телефон, необходимо разобраться в особенностях его конструкции. Важнейшими техническими параметрами мобильного телефона являются:

· мощность радиопередатчика;

· чувствительность приемника;

· избирательность (качество звука);

· продолжительность зарядки аккумулятора;

· вес;

· габариты;

· эргономичность.

Мощность радиопередатчика определяет дальность связи. В то же время с увеличением мощности сокращается время пользования трубкой. В связи с этим мощность передатчиков в трубках ограничена и, как правило, не превышает 2 Вт. Для снижения межканальных помех и уменьшения энергопотребления мобильные телефоны и базовые станции работают при наименьшей мощности, достаточной для требуемого качества сигнала. Для снижения потребления энергии в мобильной связи предусмотрены также и некоторые технологические тонкости. Так, выяснено, что в обычном разговоре около 60% времени занимают паузы, поэтому передатчик отключается на время молчания абонента. Другой способ экономии энергии аккумулятора состоит в осуществлении мобильным телефоном прерывистого приема. Во время пауз в разговоре мобильный телефон переключается в "спящий" режим, практически не потребляя энергии. Кроме того, мобильный телефон измеряет мощность сигнала и передает информацию на базовую станцию, которая решает, следует ли изменить уровень мощности.

Чувствительность приемника - основной критерий качества аппарата. Хороший аппарат может уловить сигнал оператора даже в месте очень слабого сигнала. Сотовые телефоны имеют меньшую мощность передачи, чем радиостанции (максимум 2 Вт), однако их чувствительность в десятки раз превышает чувствительность большинства радиостанций. В результате сотовые телефоны имеют сопоставимый с радиостанциями радиус действия. Избирательность приемника позволяет выделить полезный сигнал из всех сигналов, наведенных в антенне. Радиоволны отражаются от всевозможных объектов - зданий, холмов, автомобилей, самолетов и т. д. Поэтому антенна принимает большое число отраженных сигналов с различными фазовыми смещениями. Чем выше избирательность, тем мощнее полезный сигнал, а значит - чище звук. Продолжительность зарядки аккумулятора со временем увеличивается, так как аккумуляторные батареи постепенно изнашиваются. Поэтому важно правильно выбрать зарядное устройство. Сегодня существует достаточно много зарядных устройств, обеспечивающих хорошую сохранность аккумулятора и контроль над режимом зарядки. Самые простые зарядные устройства обычно входят в комплект мобильного телефона. Изготовители мобильных телефонов согласовывают технологию зарядки со всеми возможными типами аккумуляторов, предназначенных для работы с данной маркой телефона. Вес мобильного телефона может варьироваться от 65 до 150 г. Эргономичность определяется удобством удержания рукой, размером и дизайном кнопок, размером цифр и знаков, подсветкой экрана, четкостью символов и наличием сервисных функций.

Сервисные функции мобильного телефона

К сервисным функциям мобильного телефона относятся:

· SMS (Short Messaging Service);

· предоставление двух номеров для одного аппарата;

· переадресация звонка;

· удержание вызова;

· автоматическая оплата услуг;

· представление номера;

· голосовой набор;

· голосовое управление;

· встроенная громкая связь;

· диктофон;

· откидная крышка (флип);

· вибровызов;

· язык интерфейса;

· часы (дата);

· будильник;

· телефонная книга и органайзер;

· инфракрасный порт для связи с ПК;

· поддержка WAP;

· GPRS;

· смена мелодии;

· варианты подсветки экрана;

· игры;

· емкость записной книжки;

· конвертор валют;

· возможность замены лицевой панели или корпуса;

· калькулятор и другие функции.

Влияние мобильного телефона на здоровье человека

Любой мобильный телефон состоит из приемника и передатчика. Будучи включенным, он принимает и излучает электромагнитные волны. При разговоре по телефону система, обеспечивающая ваш звонок, контролирует уровень сигнала, излучаемого телефоном. Мобильный телефон сконструирован и изготовлен с учетом требований на предельные уровни облучения радиочастотной (РЧ) энергией. Предельные уровни облучения являются составной частью общих директив по пользованию телефоном и устанавливают допустимые уровни радиочастотного облучения для населения. В основе директив по пользованию телефоном лежат стандарты, разработанные независимыми научными организациями на основании систематического изучения и тщательных проверок результатов научных исследований. Общие директивы включают подробный раздел по обеспечению безопасного пользования телефоном всеми лицами вне зависимости от их возраста или состояния здоровья. Для определения уровня облучения, возникающего при работе мобильного телефона, используется единица измерения, называемая удельным коэффициентом поглощения (SAR, Specific Absorption Rate). Предельный уровень SAR, рекомендованный международными директивами (ICNIRP) для мобильных телефонов общего назначения, составляет 2,0 Вт/кг с усреднением по десяти граммам ткани тела человека. Этот стандарт предусматривает значительный резерв безопасности, что служит дополнительной мерой защиты населения с учетом максимального разброса измерений. Измерения коэффициента SAR выполняется в соответствии с процедурой тестовых испытаний, утвержденной CENELEC (орган по стандартизации Европейского Союза), в стандартном рабочем положении телефона в режиме максимальной мощности передатчика, указанной в технических характеристиках, во всех диапазонах рабочих частот. Модель телефона проходит предпродажные испытания с целью подтверждения ее соответствия требованиям данных общих директив по пользованию. Испытания проводятся в положении и месте (т. е. около уха и на теле) в соответствии с единой методологией тестирования, утвержденной экспертным органом по стандартизации. Несмотря на возможные различия уровней SAR для различных моделей телефонов в разных положениях, все они должны соответствовать государственным требованиям безопасности в отношении радиочастотного облучения.