Telepon telah banyak berubah sejak penemuannya. Saat ini bahkan bukan perangkat yang hanya mentransmisikan suara satu orang ke orang lain dalam jarak jauh. Di dunia modern, ini adalah alat teknis yang kompleks dengan kecerdasan buatan yang tidak hanya dapat melakukan panggilan dan mengirim pesan, tetapi juga memutar video dan audio, mengakses Internet, memproses sejumlah besar informasi, dan secara bersamaan melakukan banyak operasi dan tugas. Apa yang kita ketahui tentang cara kerja telepon dan cara kerjanya? Dalam kerangka artikel ini, kami akan mencoba memahami masalah ini.
Kelahiran dan evolusi telepon
Pendiri peralatan pertama untuk mengirimkan informasi jarak jauh dianggap Samuel Morse, yang menemukan telegraf dan kode Morse.
Sulit untuk menyebut perangkat ini sebagai ponsel lengkap, karena informasi dikirimkan menggunakan penutupan kontak dan khususnyaKode morse, seperti yang sering disebut singkatnya, dikembangkan untuk itu.
Beberapa sejarawan mengaitkan penemuan telepon pertama dengan Antonio Meucci, yang ia sebut telefotopon. Dia mengembangkan gambar, tetapi untuk beberapa alasan yang tidak diketahui tidak mendaftarkan ciptaannya. Oleh karena itu, paten itu milik Alexander Bell. Perangkatnya tanpa panggilan dan secara lahiriah tidak ada hubungannya dengan perangkat modern.
Perangkat telepon besar dan tidak nyaman untuk negosiasi, dengan berat sekitar delapan kilogram. Namun, ini tidak mencegah popularitas dan penyebarannya yang luas di semua negara. Pada awal abad kedua puluh, sudah ada lebih dari sepuluh ribu stasiun di dunia. Setiap kali, perubahan dan peningkatan dilakukan pada desainnya, sehingga mikrofon dan speaker terpisah muncul dalam desainnya.
Konstruksi global pertukaran telepon otomatis telah menyebabkan modernisasi perangkat. Mereka mendapat handset dan disk untuk menghubungi nomor pelanggan. Dialnya berisi angka dan huruf, kecuali huruf "З", karena menyerupai angka tiga. Pada telepon tetap dengan tombol tekan, penomoran ini telah dipertahankan hingga hari ini. Ini tidak dilakukan sama sekali untuk mengirim pesan, lebih mudah untuk mengingat nomornya. Perangkat pertama di Soviet Rusia milik dua perusahaan: Ericsson dan Siemens. Ini adalah ponsel tanpa pengisi daya, beroperasi berdasarkan prinsip mengirim dan menerima impuls listrik sederhana.
Telepon nirkabel muncul di negara kita pada tahun 70-an kedua puluhabad. Mereka mentransmisikan sinyal radio ke pangkalan, yang, pada gilirannya, berkomunikasi dengan pelanggan lain di sepanjang saluran melalui sakelar. Nama dagang mereka adalah "Altai", mereka adalah prototipe komunikasi seluler. Instalasi seperti itu memiliki berat tujuh kilogram. Tidak layak angkut, sehingga dilengkapi dengan kendaraan dinas operasional. Tidak ada lagi hanya pada tahun 2011.
Di Rusia, komunikasi seluler pertama kali muncul pada tahun 1991, dan berfungsi sesuai dengan standar NMT. Pemasok ponsel pertama adalah Nokia dan Motorola. Harga perangkatnya sangat mahal, dan hanya orang yang sangat kaya yang mampu membelinya. Standar GSM muncul pada tahun 1993 dan, setelah mengalahkan pesaingnya, berakar di banyak negara. Ini memungkinkan Anda untuk menerapkan banyak fungsi, termasuk mengirim pesan singkat. Awalnya, mereka seharusnya dikirim sebagai pemberitahuan layanan, tetapi pengguna sangat menyukai opsi ini sehingga berubah menjadi layanan terpisah dari operator seluler.
Dengan munculnya era perangkat portabel, perangkat ponsel menjadi semakin kompleks, ukuran dan beratnya - lebih sedikit, dan kemungkinannya - lebih banyak. Dari raksasa seberat tiga kilogram, mereka telah menjadi peralatan komunikasi mini yang dapat dengan mudah ditampung bahkan di tangan seorang anak. Seiring waktu, keyboard tombol-tekan yang sebenarnya digantikan oleh keyboard virtual di layar sentuh. Kamera, pemindai sidik jari, dan banyak perangkat lain muncul di panel.
Cara kerja telepon analog
Perangkat telepon putar dan panggilan sentuh serupa dalam ketersediaanblok komposit, tetapi berbeda dalam prinsip operasi. Unit termasuk modul berikut:
- Handset dengan mikrofon dan speaker.
- Telepon.
- Penelepon.
- Unit panggilan.
- Transformer.
- Sakelar tuas.
- Memisahkan kapasitor.
- Modul RF (stasiun portabel).
Sakelar tuas bertanggung jawab untuk menghubungkan perangkat ke saluran pelanggan. Pada perangkat telepon nirkabel, koneksi bergantung pada handset yang dihidupkan.
Mikrofon mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik. Perangkat dibagi menjadi elektrodinamik, kapasitor, batubara, elektromagnetik dan piezoelektrik. Mereka juga dibagi menjadi aktif dan pasif. Yang aktif membentuk impuls elektromagnetik dari suara, yang pasif mengubah parameter node lain, terutama kapasitansi dan resistansi. Yang terakhir membutuhkan catu daya tambahan.
Telepon menerjemahkan impuls listrik menjadi suara. Arus listrik yang mengalir melalui kumparan membentuk medan magnet bolak-balik, yang menyebabkan membran speaker bergetar. Perangkat elektrodinamik dan elektromagnetik menggunakan sistem magnetik diferensial, perangkat piezoelektrik merusak elemen membran sumber frekuensi suara yang terkait dengannya.
Unit panggilan dapat berupa induksi dan elektronik. Diperlukan untuk memberi tahu pelanggan tentang panggilan masuk. Yang pertama, dengan bantuan arus yang mengalir di kumparan, membuat striker bergetar dan mengenai cangkir yang berdering. Unit elektronik memprosesinformasi tentang sinyal yang masuk dan mengarahkannya ke speaker umum dalam bentuk pulsa frekuensi tertentu, yang disebut nada dering.
Modul RF hanya ada di unit telepon nirkabel. Ini dirancang untuk bertukar informasi antara telepon dan penerima melalui sinyal radio.
Transformator menghubungkan node yang berbicara satu sama lain. Juga menghilangkan efek gema lokal di handset dan bertanggung jawab untuk mencocokkan dengan impedansi saluran.
Kapasitor decoupling diperlukan untuk menghubungkan telepon ke saluran dalam mode menerima sinyal masuk dan menunggu sinyal keluar. Mendukung resistansi tinggi terhadap tegangan input besar dan resistansi rendah terhadap tegangan input kecil.
Dialer adalah pulsa (disk) dan elektronik (tombol). Pada varian pertama, roda mekanis, berputar, menutup kontak dan mengirimkan sinyal ke pertukaran telepon otomatis. Nomor mereka sesuai dengan nomor tertentu dari nomor pelanggan. Yang elektronik bekerja melalui sirkuit terpadu yang secara artifisial menghasilkan pulsa menggunakan relai solid-state dan mengirimkannya ke penerima stasiun. PBX modern masih mempertahankan metode panggilan pelanggan ini, tetapi lebih sering menggunakan panggilan nada. Perangkat modern juga mendukung IP-telephony. Prinsip pengoperasian panggilan nada adalah untuk menghasilkan sinyal jangka pendek dari frekuensi preset, yang masing-masing nilainya sesuai dengan sejumlah nomor tertentu. Perangkat untuk menghubungkan telepon melalui protokol IP melibatkan penggunaan server penyedia melalui saluran Internet khusus tempat panggilan dilakukan. Perangkat seluler mengirim sinyal radio dengan frekuensi tertentu ke sistem komunikasi menara seluler.
Prinsip pengoperasian perangkat di jaringan kabel
Untuk memahami ponsel sepenuhnya, Anda perlu mengetahui cara kerja sistem PBX analog. Meskipun telepon seluler adalah struktur digital yang kompleks dengan sirkuit terpadu, mereka beroperasi berdasarkan prinsip dasar telepon tetap konvensional.
Setiap penyedia layanan memberikan nomor identifikasi unik kepada pelanggannya yang membedakan mereka satu sama lain. Dalam hal ini, ini disebut nomor pelanggan atau titik koneksi yang cocok dengan kabel. Saat PBX mengirim sinyal, telepon dalam keadaan mati, yaitu handset dalam keadaan hidup dan sakelar pengait dalam posisi terbuka. Ketika panggilan diterima dari saluran, arus melewati gulungan primer, menyebabkan cam bergetar dan mengalahkan cangkir. Dalam sistem elektronik, ini terjadi secara berbeda, sinyal diumpankan ke speaker eksternal, dan pada output kita mendengar melodi atau kicau burung, misalnya. Setelah pelanggan mengangkat telepon, modul panggilan dan sirkuit panggilan ditutup, dan penerimaan terbuka menggunakan relai.
Memanggil ke pengguna lain terjadi dalam urutan terbalik. Seseorang mengangkat telepon, yang menutup satu sirkuit dan memutuskan yang lain. Panggilan dibuat dalam modul panggilan dengan mengirimkan pulsa atau sinyal ke perangkat switching stasiun. Dia, pada gilirannya, mengenali nomor-nomor itu, menggabungkannya menjadi satu nomor, mengarahkan ketitik yang diinginkan.
Transmisi suara dalam sistem analog terjadi karena getaran membran mikrofon. Dalam batubara, itu menciptakan segel, yang menyebabkan gangguan medan magnet koil. Osilasi ini menghasilkan pulsa yang dikirim ke penerima lain.
Desain skema ponsel
Perangkat ponsel harus dipilih dalam kategori terpisah, karena dalam pelaksanaannya menyerupai sistem DECT, tetapi dengan sejumlah perbedaan. Itu juga mengirimkan sinyal radio ke penerima, tetapi pertama-tama dienkripsi. Menggunakan frekuensi dan salurannya sendiri untuk bekerja. Namun menghadirkan gadget seluler sebagai telepon tidak sepenuhnya benar. Sudah lama menjadi perangkat multifungsi.
Jika kita berbicara tentang kinerja eksternal, maka yang perlu diperhatikan adalah:
- Faktor bentuk. Ini bisa berupa badan lipat atau geser.
- Kamera.
- Mikrofon.
- Pembicara.
- Layar.
- Keyboard.
- konektor USB.
- Baterai.
- Charger untuk ponsel.
- Kartu SIM.
Banyak gadget dilengkapi dengan berbagai aksesori, yang memperluas cakupannya. Diagram skema perangkat internal ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Meskipun demikian, perangkat bekerja secara eksklusif dengan sinyal radio analog, semua proses di dalamnya sepenuhnya didigitalkan. Chipnya termasuk blok analog dan digital.
Modul analog
Ini termasuk sarana untuk menerima dan mengirimkan sinyal. Biasanyaterletak terpisah dari node digital. Menurut kinerjanya, ia menyerupai telepon radio, tetapi beroperasi sesuai dengan standar GSM. Penerima dan pemancar tidak bekerja secara serempak, sinyal dikirim dengan penundaan 1/8. Ini memungkinkan Anda menghemat daya baterai dan mengintegrasikan amplifier dengan mixer. Karena perangkat tidak pernah berfungsi untuk menerima dan mengirim pada saat yang sama, ini adalah semacam sakelar yang mengalihkan antena dari satu mode ke mode lainnya.
Pada penerimaan, setelah melewati filter saluran, sinyal diperkuat oleh LNA dan dikirim ke mixer. Kemudian didemodulasi dan dikirim ke konverter analog-ke-digital, yang mengubahnya menjadi sinyal digital yang diperlukan untuk memberi daya pada CPU.
Pada transmisi, generator logika memodulasi data digital menjadi sinyal. Selanjutnya, melalui mixer, ia memasuki synthesizer frekuensi, setelah itu diteruskan ke filter saluran dan diperkuat. Hanya sinyal dengan kekuatan yang cukup yang diumpankan ke antena, dari mana ia masuk ke luar angkasa.
Modul digital
Elemen utama dan otak dari keseluruhan sistem adalah prosesor pusat, yang memproses semua informasi yang masuk. Chipset dari sirkuit mikro digunakan mirip dengan komputer, tetapi dalam hal kinerja dan daya tidak dapat bersaing dengannya. Selain CPU, unit ini meliputi:
- Konverter analog ke digital yang mengubah sinyal mikrofon analog menjadi data digital.
- Speech dan channel encoder dan decoder.
- Konverter digital-ke-analog.
- Decoder danpembuat kode.
- Detektor aktivitas bicara. Memungkinkan node untuk beroperasi hanya jika ada suara pemanggil.
- Dana terminal. Membentuk antarmuka komunikasi dengan perangkat eksternal seperti PC atau pengisi daya telepon.
- Modul nirkabel.
- Keyboard.
- Tampilan.
- Pembicara.
- Mikrofon.
- Modul kamera.
- Penyimpanan yang dapat dilepas.
- Kartu SIM.
Beberapa perusahaan menggunakan dua mikrofon. Salah satunya diperlukan untuk menekan kebisingan eksternal. Juga, terkadang dua speaker digunakan: satu untuk percakapan telepon, yang lain untuk memutar musik.
Prinsip pengoperasian perangkat seluler di jaringan seluler
Ponsel beroperasi pada jaringan GSM pada empat frekuensi:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Standar sistem mencakup tiga komponen utama:
- Base Station Subsystem (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Pusat Layanan dan Manajemen (OMC).
Perangkat berinteraksi dengan stasiun pangkalan (menara). Setelah menyalakannya, ia mulai memindai jaringan standarnya, yang dikenali oleh pengenal siaran. Jika tersedia, telepon akan memilih stasiun yang kekuatan sinyalnya lebih tinggi. Berikutnya adalah otentikasi. Pengidentifikasi adalah nomor kartu SIM unik IMSI dan Ki. Selanjutnya, pusat otentikasi (AuC) mengirimkan nomor acak ke perangkat, yang merupakan kunci untuk algoritma khususkomputasi. Pada saat yang sama, sistem melakukan perhitungan seperti itu sendiri. Jika hasil basis dan perangkat cocok, maka ponsel terdaftar di jaringan.
Pengidentifikasi unik untuk perangkat adalah IMEI-nya, yang disimpan dalam memori non-volatil. Nomor ini ditetapkan oleh pabrikan dan merupakan paspornya. Delapan digit pertama IMEI termasuk deskripsi perangkat, sisanya adalah nomor seri dengan digit cek.
Setelah pendaftaran berhasil, telepon siap bertukar sinyal dengan BTS. Seperti disebutkan sebelumnya, susunan telepon operator seluler mirip dengan sistem perangkat DECT, tetapi dengan perbedaannya sendiri. Sebelum mengudara, sinyal seluler dienkripsi dan dibagi menjadi segmen-segmen 20 ms. Encoding dilakukan sesuai dengan algoritma standar EFR menggunakan kunci publik. Dan antena diaktifkan oleh speech activity detector (VAD), yaitu saat seseorang mulai berbicara. Diskontinuitas ucapan ditangani oleh codec menggunakan algoritma DTX. Di sisi penerima, sinyal diproses dengan cara yang sama, tetapi dalam urutan terbalik.
Pengisi daya
Pengisi daya untuk ponsel adalah komponen penting, karena pengisi daya menjaga perangkat tetap berfungsi. Tujuan langsungnya adalah untuk mengurangi tegangan dan arus listrik ke nilai yang diperlukan dan memasoknya ke baterai. Pada dasarnya tegangan output adalah 5V, arus tergantung pada model dan kapasitas baterai. Waktu pengisian baterai juga tergantung pada kekuatannya.
Pengisi daya berbagi:
- Aktiftransformator.
- Pulsa.
Yang pertama tidak takut tegangan turun dan selalu memiliki margin arus yang besar. Konsep mereka sangat sederhana. Kumparan step-down disuplai dengan tegangan listrik, yang menguranginya ke nilai yang diinginkan. Arus dari belitan kedua melewati jembatan dioda, tempat kapasitor dipasang. Ini bertindak sebagai filter terhadap lonjakan daya dan mengambil alih kelebihannya. Selanjutnya, resistor menurunkan arus dan mentransfernya ke baterai.
Rangkaian memori pulsa lebih kompleks dan dibuat menggunakan dioda dan transistor.
Mendukung sistem transmisi data nirkabel
Saat ini, ada tiga cara untuk mentransfer data:
- Inframerah.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Yang pertama terbukti tidak efektif, jadi tidak digunakan. Dua yang terakhir diimplementasikan di hampir semua perangkat. Bluetooth memiliki jangkauan pendek dan terutama digunakan untuk tujuan mengatur antarmuka komunikasi dengan perangkat portabel untuk telepon.
Wi-Fi dianggap sebagai format yang lebih canggih dan digunakan untuk mengakses Internet. Perlu dicatat bahwa ada perangkat lunak khusus yang memungkinkan Anda melakukan panggilan melalui Internet tanpa menggunakan koneksi seluler. Selain itu, dengan menggunakan teknologi ini, Anda dapat mengatur jaringan lokal di mana beberapa perangkat dapat terhubung sekaligus dan bertukar data.
Aksesoris opsional
Perusahaan manufaktur berusaha dengan segala cara yang mungkin untuk menarik pelanggan ke produk mereka,oleh karena itu terus-menerus memperluas jangkauan nomenklatur yang ditawarkan. Ini termasuk:
- Kasus.
- Perlindungan kaca.
- Perangkat portabel untuk telepon, seperti headset.
- Drive yang dapat dilepas.
- Multimedia.
- Alat pintar.
- Perangkat USB untuk ponsel Anda, seperti kabel, adaptor, atau pengisi daya.
Utilitas tersebut sangat memperluas kemampuan gadget dan membuat hidup lebih mudah bagi pemiliknya.
Karakteristik komparatif model telepon modern
Untuk memahami apa itu ponsel modern, Anda perlu melihat parameternya dengan jelas. Tapi mempertimbangkan satu merek tidak adil. Tinjauan satu sampel tidak akan memberikan gambaran yang lengkap, oleh karena itu, untuk perbandingan dan analisis, diambil tiga smartphone unggulan merek Samsung (perangkat ponsel merek ini tidak terlalu berbeda dari yang lain), Apple dan Xiaomi. Berdasarkan kategori harga, mereka berbaris dalam urutan berikut:
- Apel.
- Samsung.
- Xiaomi.
Dilihat dari harganya, iPhone menggunakan teknologi canggih yang memiliki parameter tertinggi. Namun, Samsung telah ada di pasaran sejak 1938 dan telah mengumpulkan banyak pengalaman. Secara umum, tujuan perbandingan bukan untuk mengidentifikasi pemenang dan menjawab pertanyaan mana yang lebih baik - perangkat ponsel di "Android" atau di platform iOS. Tantangannya adalah menunjukkan seberapa tinggi teknologinya.
| Nama parameter | Apel | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensi, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Berat badan, g | 208 | 201 | 189 |
| Dukungan jaringan | Ponsel Samsung, Apple dan Xiaomi mendukung jaringan 2G, 3G, 4G | ||
| Kartu SIM | 1 tidak berukuran | 2 skala nano | |
| Ukuran tampilan diagonal, inci | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Resolusi layar | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| Kepadatan DPI | 458 | 516 | 403 |
| Teknologi produksi | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Jumlah warna di layar | 16 juta | 17 juta | 16,7 juta |
| Sistem | iOS | Android | |
| produsen CPU | Apel | Samsung | Qualcomm |
| model CPU | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Jumlah inti | 6 | Ada 8 di perangkat ponsel Xiaomi dan Samsung dalam konfigurasi umum, masing-masing 4 | |
| Frekuensi, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Teknologi, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Memori internal, GB | 256 | 128 | |
| Sensor bawaan |
|
|
|
| Resolusi kamera belakang, MP |
Utama: 12 MP Auxiliary: 12 MP |
||
| Sensitivitas bukaan |
Utama: /2.4 Auxiliary: /1.8 |
Utama: /2.4 Auxiliary: /1.5 |
Utama: /2.4 Auxiliary: /1.8 |
| Resolusi kamera depan, MP | 7 | 8 | 5 |
| Sensitivitas bukaan | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Mendukung teknologi nirkabel | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Pemosisian Satelit | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Kapasitas baterai, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Sistem perlindungan |
|
Ponsel Samsung hanya memiliki pemindai wajah | Xiaomi memiliki pemindai sidik jari |
Seperti yang Anda lihat dari tabel, spesifikasi dan perangkat ponsel Samsung, Xiaomi dan Apple hampir sama. Ini hanya berbicara tentang persaingan yang sehat dan keinginan untuk membuat produk Anda lebih baik bagi pengguna. Semua produsen memperkenalkan teknologi terbaru yang tidak berhenti dan berkembang pesat.
Kesimpulan
Tidak banyak waktu berlalu sejak munculnya telepon pertama. Selama periode ini, mereka telah berevolusi dari satu set komponen sederhana menjadi perangkat pintar. Mereka menggabungkan banyak fungsi yang sebelumnya ditugaskan ke perangkat lain. Dan perkembangan ini akan terus berlanjut.
