يعتبر الاتصال الخلوي من أكثر الاختراعات فائدة للبشرية - إلى جانب العجلة والكهرباء والإنترنت والكمبيوتر. وفي غضون بضعة عقود فقط، مرت هذه التكنولوجيا بعدد من الثورات. أين بدأت الاتصالات اللاسلكية، وكيف تعمل الخلايا، وما هي الفرص التي سيفتحها معيار الهاتف المحمول الجديد؟ 5G؟

يعود أول استخدام لراديو الهاتف المحمول إلى عام 1921 - حيث استخدمت شرطة ديترويت في الولايات المتحدة اتصال إرسال أحادي الاتجاه في نطاق 2 ميجاهرتز لنقل المعلومات من جهاز إرسال مركزي إلى أجهزة الاستقبال في سيارات الشرطة.

كيف جاء الاتصال الخلوي؟

فكرة لأول مرة الاتصالات الخلويةتم طرحه في عام 1947 - عمل عليه مهندسون من Bell Labs Douglas Ring وRay Young. ومع ذلك، بدأت الآفاق الحقيقية لتنفيذه في الظهور فقط في أوائل السبعينيات، عندما قام موظفو الشركة بتطوير بنية عمل لمنصة الأجهزة الخلوية.

وهكذا، اقترح المهندسون الأمريكيون وضع محطات الإرسال ليس في المركز، بل في زوايا "الخلايا"، وبعد ذلك بقليل تم اختراع تقنية تسمح للمشتركين بالتنقل بين هذه "الخلايا" دون انقطاع الاتصالات. بعد ذلك يبقى تطوير معدات التشغيل لهذه التكنولوجيا.

تم حل المشكلة بنجاح بواسطة شركة موتورولا - حيث أظهر مهندسها مارتن كوبر أول نموذج أولي عملي للهاتف المحمول في 3 أبريل 1973. اتصل مباشرة من الشارع برئيس قسم الأبحاث في شركة منافسة وأخبره عن نجاحاته.

استثمرت إدارة موتورولا على الفور 100 مليون دولار في المشروع الواعد، لكن التكنولوجيا دخلت السوق التجاري بعد عشر سنوات فقط. يرجع هذا التأخير إلى حقيقة أنه كان من الضروري أولاً إنشاء بنية تحتية عالمية للمحطات الأساسية الخلوية.

في الولايات المتحدة، تولت شركة AT&T هذا العمل - حصلت شركة الاتصالات العملاقة على ترخيص الترددات اللازمة من الحكومة الفيدرالية وقامت ببناء أول شبكة خلوية تغطي أكبر المدن الأمريكية. أول هاتف محمول كان Motorola DynaTAC 8000 الشهير.

تم طرح أول هاتف خلوي للبيع في 6 مارس 1983. يزن حوالي 800 جرام، ويمكن أن يعمل بشحنة واحدة لمدة 30 دقيقة من التحدث ويمكن شحنه لمدة 10 ساعات تقريبًا. علاوة على ذلك، بلغت تكلفة الجهاز 3995 دولارًا، وهو مبلغ رائع في ذلك الوقت. وعلى الرغم من ذلك، أصبح الهاتف المحمول شائعًا على الفور.

لماذا يسمى الاتصال الخلوي؟

مبدأ الاتصالات المتنقلةبسيط - يتم تقسيم المنطقة التي يتم فيها توفير اتصال المشتركين إلى خلايا منفصلة أو "خلايا"، يتم خدمة كل منها بواسطة محطة أساسية. وفي الوقت نفسه، يتلقى المشترك في كل "خلية" خدمات متطابقة، لذلك فهو نفسه لا يشعر بعبور هذه الحدود الافتراضية.

عادة، يتم وضع محطة أساسية على شكل زوج من الخزانات الحديدية مع المعدات والهوائيات على برج مبني خصيصا، ولكن في المدينة غالبا ما يتم وضعها على أسطح المباني الشاهقة. وفي المتوسط، تلتقط كل محطة إشارات من الهواتف المحمولة على مسافة تصل إلى 35 كيلومترًا.

ولتحسين جودة الخدمة، يقوم المشغلون أيضًا بتركيب خلايا الفيمتو - وهي محطات خلوية صغيرة ومنخفضة الطاقة مصممة لخدمة منطقة صغيرة. يمكنهم تحسين التغطية بشكل كبير في الأماكن التي تكون هناك حاجة إليها، وسيتم دمج الاتصالات الخلوية في روسيا مع الفضاء

يستمع الهاتف المحمول الموجود على الشبكة إلى الهواء ويجد إشارة من المحطة الأساسية. بالإضافة إلى المعالج وذاكرة الوصول العشوائي، تحتوي بطاقة SIM الحديثة على مفتاح فريد يسمح لك بتسجيل الدخول إلى الشبكة الخلوية. يمكن إجراء الاتصال بين الهاتف والمحطة باستخدام بروتوكولات مختلفة - على سبيل المثال، DAMPS الرقمية، CDMA، GSM، UMTS.

الشبكات الخلوية مشغلين مختلفينمتصلة ببعضها البعض، وكذلك بشبكة الهاتف الأرضي. إذا خرج الهاتف من نطاق المحطة الأساسية، يقوم الجهاز بإنشاء اتصال مع الآخرين - يتم نقل الاتصال الذي أنشأه المشترك بهدوء إلى "خلايا" أخرى، مما يضمن التواصل المستمر أثناء الحركة.

في روسيا، ثلاثة نطاقات معتمدة للبث - 800 ميجا هرتز، 1800 ميجا هرتز و2600 ميجا هرتز. ويعتبر النطاق 1800 ميجاهرتز هو الأكثر شعبية في العالم، حيث يجمع بين السعة العالية والمدى الطويل والاختراق العالي. هذا هو المكان الذي تعمل فيه معظم شبكات الهاتف المحمول الآن.

ما هي معايير الاتصالات المتنقلة هناك؟

تعمل الهواتف المحمولة الأولى بتقنيات 1G - وهذا هو الجيل الأول من الاتصالات الخلوية، التي كانت تعتمد على معايير الاتصالات التناظرية، وكان أهمها NMT - Nordic Mobile Telephone. كان مخصصًا حصريًا لنقل حركة المرور الصوتية.

يعود تاريخ ولادة الجيل الثاني إلى عام 1991 - حيث أصبح GSM (النظام العالمي للاتصالات المتنقلة) هو المعيار الرئيسي للجيل الجديد. ولا يزال هذا المعيار مدعومًا حتى يومنا هذا. أصبح الاتصال في هذا المعيار رقميًا، وأصبح من الممكن تشفير حركة الصوت وإرسال الرسائل القصيرة.

ولم يتجاوز معدل نقل البيانات داخل نظام GSM 9.6 كيلوبت/ثانية، مما جعل من المستحيل نقل الفيديو أو الصوت عالي الجودة. تم تصميم معيار GPRS، المعروف باسم 2.5G، لحل المشكلة. ولأول مرة، سمح لأصحاب الهواتف المحمولة باستخدام الإنترنت.

لقد قدم هذا المعيار بالفعل معدلات نقل بيانات تصل إلى 114 كيلوبت في الثانية. ومع ذلك، سرعان ما توقفت أيضًا عن تلبية الطلبات المتزايدة للمستخدمين. ولحل هذه المشكلة، تم تطوير معيار 3G في عام 2000، والذي يوفر الوصول إلى خدمات الشبكة بسرعة نقل بيانات تبلغ 2 ميجابت.

كان الاختلاف الآخر في 3G هو تخصيص عنوان IP لكل مشترك، مما جعل من الممكن تحويل الهواتف المحمولة إلى أجهزة كمبيوتر صغيرة متصلة بالإنترنت. تم إطلاق أول شبكة 3G تجارية في 1 أكتوبر 2001 في اليابان. وفي وقت لاحق، تم زيادة إنتاجية المعيار مرارا وتكرارا.

المعيار الأكثر حداثة هو اتصالات الجيل الرابع 4G، وهو مخصص فقط لخدمات البيانات عالية السرعة. يمكن أن تصل سرعة نقل شبكة 4G إلى 300 ميجابت/ثانية، مما يمنح المستخدم إمكانيات غير محدودة تقريبًا لتصفح الإنترنت.

الاتصالات الخلوية في المستقبل

تم تصميم معيار 4G للنقل المستمر لجيجابايت من المعلومات، ولا يحتوي حتى على قناة لنقل الصوت. ونظرًا لأنظمة تعدد الإرسال الفعالة للغاية، فإن تنزيل فيلم عالي الدقة على مثل هذه الشبكة سيستغرق من المستخدم ما بين 10 إلى 15 دقيقة. ومع ذلك، حتى قدراتها تعتبر محدودة بالفعل.

ومن المتوقع في عام 2020 الإطلاق الرسمي للجيل الجديد من اتصالات الجيل الخامس (5G)، والذي سيسمح بنقل كميات كبيرة من البيانات بسرعات فائقة تصل إلى 10 جيجابت/ثانية. بالإضافة إلى ذلك، سيسمح المعيار بتوصيل ما يصل إلى 100 مليار جهاز بالإنترنت عالي السرعة.

إن تقنية الجيل الخامس (5G) هي التي ستسمح بظهور إنترنت الأشياء الحقيقي، حيث ستتبادل مليارات الأجهزة المعلومات في الوقت الفعلي. وفقًا للخبراء، ستزداد حركة مرور الشبكة قريبًا بنسبة 400٪. على سبيل المثال، ستبدأ السيارات في التواجد باستمرار الشبكة العالميةوتلقي بيانات حركة المرور.

سيعمل زمن الوصول المنخفض على تمكين الاتصال في الوقت الفعلي بين المركبات والبنية التحتية. ومن المتوقع أن يفتح الاتصال الموثوق والمستمر الباب أمام المركبات ذاتية القيادة بالكامل على الطريق لأول مرة.

يقوم المشغلون الروس بالفعل بتجربة مواصفات جديدة - على سبيل المثال، تعمل Rostelecom في هذا الاتجاه. وقعت الشركة اتفاقية لبناء شبكات 5G في مركز سكولكوفو للابتكار. ويأتي تنفيذ المشروع في إطار برنامج الدولة “الاقتصاد الرقمي” الذي وافقت عليه الحكومة مؤخرا.

للقيام بذلك، نقترح عليك الذهاب إلى شركة Beeline.

تم تركيب عدد كبير من محطات BS الأساسية على أراضي روسيا. من المحتمل أن الكثير منكم قد رأى هياكل حمراء وبيضاء ترتفع في الحقول أو هياكل مثبتة على أسطح المباني غير السكنية. كل محطة قاعدة قادرة على استقبال إشارة منها الهاتف الخلويعلى مسافة تصل إلى 35 كم، والتواصل معها عبر الخدمة أو القنوات الصوتية.

بعد أن قمت بطلب رقم المشترك المطلوب على هاتفك، يحدث ما يلي: يعثر الهاتف المحمول على أقرب محطة BS، ويتصل به عبر قناة الخدمة ويطلب قناة صوتية. بعد ذلك، ترسل BS طلبًا إلى وحدة التحكم (BSC)، والتي يتم إرسالها بعد ذلك إلى جهاز الاتصال. إذا كان الشخص الذي تتصل به موجودًا على نفس المشغل الذي تستخدمه، فسيقوم جهاز الاتصال بالتحقق من قاعدة بيانات تسجيل موقع المنزل (HLR) لمعرفة مكان تواجد الشخص الذي تتصل به بالضبط وسيقوم بتوجيه المكالمة إلى المفتاح الصحيح، والذي سوف ثم قم بتحويل المكالمة إلى وحدة التحكم ثم إلى المحطة الأساسية. وأخيرًا، ستقوم المحطة الأساسية بالاتصال بالهاتف المحمول للشخص المطلوب وربطك به. وإذا كان الشخص الذي تريد التحدث إليه مشتركًا في مشغل خلوي آخر، أو إذا كنت تتصل برقم خط أرضي، فسوف "يجد المفتاح" المفتاح المقابل للشبكة الأخرى ويتصل به. يبدو مربكا للغاية، أليس كذلك؟ دعونا نحاول تحليل هذه المشكلة بمزيد من التفصيل.

لكن دعنا نعود إلى المعدات. كما قلنا من قبل، يتم تحويل المكالمة من BS إلى وحدة التحكم (BSC). خارجيًا، لا يختلف كثيرًا عن المحطة الأساسية:

يمكن أن يصل عدد وحدات القاعدة التي تستطيع وحدة التحكم خدمتها إلى ستة عشرات. تتواصل وحدة التحكم ومحطة القاعدة عبر قنوات الترحيل الضوئية أو الراديوية. تتحكم وحدة التحكم في تشغيل قنوات الراديو.

أدناه يمكنك أن ترى ما هو التبديل:

يتراوح عدد وحدات التحكم التي يخدمها المحول من اثنين إلى ثلاثين. يتم وضع المفاتيح في غرف كبيرة مملوءة بخزائن معدنية تحتوي على المعدات.

مهمة المحول هي التحكم في حركة المرور. في السابق، من أجل التحدث مع بعضهم البعض، كان على المشتركين الاتصال أولاً بمشغل الهاتف، الذي قام بعد ذلك بإعادة ترتيبه يدويًا الأسلاك اللازمة، والآن يتواءم المفتاح مع دوره بشكل مثالي.

يوجد داخل السيارات أجهزة مخصصة لجمع ومعالجة البيانات:

تتم مراقبة وحدات التحكم والمفاتيح على مدار 24 ساعة يوميًا. يتم التتبع في ما يسمى بـ FCC (مركز التحكم في الطيران لمركز التحكم في الشبكة).

جميعنا نستخدم الهواتف المحمولة، ولكن نادرًا ما يفكر أحد في كيفية عملها؟ سنحاول في هذه المقالة فهم كيفية عمل الاتصال فعليًا مع مشغل الهاتف المحمول الخاص بك.

عندما تقوم بإجراء مكالمة مع محاورك، أو يتصل بك أحد الأشخاص، يتم توصيل هاتفك عبر قناة راديو بأحد هوائيات الجهاز المجاور المحطة الأساسية (BS، BS، المحطة الأساسية)تتضمن كل محطة قاعدة خلوية (في اللغة الشائعة – الأبراج الخلوية) من محطة إلى اثنتي عشرة محطة إرسال واستقبال. هوائيات، وجود اتجاهات في اتجاهات مختلفة من أجل توفير اتصالات عالية الجودة للمشتركين ضمن نطاقها. الخبراء في مصطلحاتهم يسمون مثل هذه الهوائيات "القطاعات"وهي عبارة عن هياكل مستطيلة باللون الرمادي يمكنك رؤيتها كل يوم تقريبًا على أسطح المباني أو الصواري الخاصة.

يتم إرسال الإشارة من هذا الهوائي عبر الكابل مباشرة إلى وحدة التحكم في المحطة الأساسية. المحطة الأساسية عبارة عن مجموعة من القطاعات ووحدة التحكم. في هذه الحالة، يتم خدمة جزء معين من المستوطنة أو الإقليم بواسطة عدة محطات أساسية متصلة بوحدة خاصة - وحدة تحكم المنطقة المحلية(مختصر يعنيLAC وحدة تحكم المنطقة المحليةأو ببساطة "وحدة التحكم"). كقاعدة عامة، وحدة تحكم واحدة توحد ما يصل إلى 15 محطة أساسية في منطقة معينة.

من جانبها، ترتبط وحدات التحكم (قد يكون هناك أيضًا العديد منها) بالكتلة الرئيسية - مركز تحويل خدمات الهاتف المحمول (MSC)، والتي عادة ما تسمى ببساطة لتبسيط الإدراك "يُحوّل". يوفر المحول بدوره الإدخال والإخراج لأي خطوط اتصال - خلوية وسلكية.

إذا قمت بعرض ما هو مكتوب على شكل رسم تخطيطي، تحصل على ما يلي:
يمكن لشبكات GSM صغيرة الحجم (الإقليمية عادةً) استخدام مفتاح واحد فقط. تستخدم الشركات الكبيرة، مثل مشغلي "الثلاثة الكبار" MTS أو Beeline أو MegaFon، الذين يخدمون ملايين المشتركين في نفس الوقت، العديد من أجهزة MSC المترابطة.

دعونا نتعرف على سبب الحاجة إلى مثل هذا النظام المعقد ولماذا يستحيل توصيل هوائيات المحطة الأساسية بالمحول مباشرة؟ للقيام بذلك، عليك أن تتحدث عن مصطلح آخر يسمى باللغة التقنية تسليم. وهو يميز تسليم الخدمات في شبكات الهاتف المحمول على أساس الترحيل. بمعنى آخر، عندما تتحرك في الشارع سيرًا على الأقدام أو في مركبة وتتحدث على الهاتف، حتى لا تتم مقاطعة محادثتك، يجب عليك على الفور تحويل جهازك من قطاع BS إلى آخر، من منطقة التغطية ​​من محطة أساسية أو منطقة تحكم محلية إلى أخرى، وما إلى ذلك. وبالتالي، إذا كانت قطاعات المحطة الأساسية متصلة مباشرة بالمحول، فسيتعين عليه تنفيذ هذا الإجراء لتسليم جميع المشتركين فيه بنفسه، ويكون لدى المحول بالفعل مهام كافية. لذلك، لتقليل احتمالية فشل المعدات المرتبطة بالأحمال الزائدة، مخطط بناء الخلوية شبكات جي إس إميتم تنفيذه على مبدأ متعدد المستويات.

ونتيجة لذلك، إذا انتقلت أنت وهاتفك من منطقة الخدمة لأحد قطاعات BS إلى منطقة التغطية لقطاع آخر، فسيتم تنفيذ هذه الحركة بواسطة وحدة التحكم في هذه المحطة الأساسية، دون لمس المزيد من "عالية" أجهزة "التصنيف" - LAC وMSC. إذا حدث التسليم بين وحدات أساسية مختلفة، فإن LAC تتولى المسؤولية، وما إلى ذلك.

التبديل ليس أكثر من "العقل" الرئيسي لشبكات GSM، لذلك ينبغي النظر في تشغيله بمزيد من التفصيل. يتولى محول الشبكة الخلوية نفس المهام تقريبًا التي يقوم بها PBX في شبكات مشغلي الخطوط السلكية. هو الذي يفهم أين تتصل أو من يتصل بك، وينظم تشغيل الخدمات الإضافية، وفي الواقع، يقرر ما إذا كان يمكنك إجراء مكالمتك حاليًا أم لا.

الآن دعونا نتعرف على ما يحدث عند تشغيل هاتفك أو هاتفك الذكي؟

لذا، قمت بالضغط على "الزر السحري" وتم تشغيل هاتفك. على بطاقة SIM الخاصة بك مشغل الهاتف المحموليقع رقم خاص، والذي يسمى IMSI - رقم تعريف المشترك الدولي. إنه رقم فريد لكل بطاقة SIM، ليس فقط لمشغل MTS، Beeline، MegaFon، وما إلى ذلك، ولكنه رقم فريد لجميع شبكات الهاتف المحمول في العالم! هذه هي الطريقة التي يميز بها المشغلون المشتركين عن بعضهم البعض.

في اللحظة التي تقوم فيها بتشغيل الهاتف، يرسل جهازك رمز IMSI هذا إلى المحطة الأساسية، والتي تنقله أيضًا إلى LAC، والتي بدورها ترسله إلى المحول. وفي الوقت نفسه، يتم تشغيل جهازين إضافيين متصلين مباشرة بالمفتاح - HLR (تسجيل موقع المنزل)و VLR (تسجيل موقع الزائر). وترجمتها إلى اللغة الروسية، وفقًا لذلك، تسجيل المشتركين في المنزلو سجل المشتركين الضيف. تقوم HLR بتخزين IMSI لجميع المشتركين على شبكتها. يحتوي VLR على معلومات حول هؤلاء المشتركين الذين يستخدمون حاليًا شبكة هذا المشغل.

يتم إرسال رقم IMSI إلى HLR باستخدام نظام تشفير (جهاز آخر مسؤول عن هذه العملية AuC - مركز المصادقة). في الوقت نفسه، يتحقق HLR مما إذا كان المشترك برقم معين موجود في قاعدة البيانات الخاصة به، وإذا تم تأكيد حقيقة وجوده، فإن النظام ينظر فيما إذا كان يمكنه حاليًا استخدام خدمات الاتصالات أو، على سبيل المثال، لديه كتلة مالية. إذا كان كل شيء على ما يرام، ثم هذا المشتركيتم إرساله إلى VLR وبعد ذلك يحصل على فرصة إجراء المكالمات واستخدام خدمات الاتصال الأخرى.

وللتوضيح، نعرض هذا الإجراء باستخدام رسم تخطيطي:

وهكذا، وصفنا بإيجاز مبدأ تشغيل شبكات GSM الخلوية. في الواقع، هذا الوصف سطحي للغاية، لأنه... إذا قمت بالتعمق في التفاصيل الفنية بمزيد من التفصيل، فستكون المادة أكثر ضخامة عدة مرات وأقل قابلية للفهم بالنسبة لمعظم القراء.

في الجزء الثاني، سنواصل التعرف على تشغيل شبكات GSM وننظر في كيفية ولماذا يقوم المشغل بخصم الأموال من حسابنا.

على الرغم من أن معظمنا يعتقد هاتف أرضيوغني عن القول أن الهاتف الموجود في منزلك هو أحد أكثر الأجهزة المدهشة التي تم إنشاؤها على الإطلاق. إذا كنت تريد التحدث إلى شخص ما، كل ما عليك فعله هو رفع الهاتف والاتصال ببعض الأرقام. يمكنك الاتصال بهذا الشخص في أي وقت والتواصل معه.

تمتد شبكة الهاتف في جميع أنحاء العالم، لذا يمكنك الوصول إلى كل شخص على هذا الكوكب تقريبًا. إذا كنت تتذكر أنه قبل 100 عام فقط أو أقل، كان إرسال رسالة مكتوبة إلى شخص ما قد يستغرق عدة أسابيع...

والمثير للدهشة أن الهاتف هو أحد أبسط الأجهزة في منزلك. مبادئ الاتصالات الهاتفيةلم تتغير منذ ما يقرب من قرن من الزمان. إذا كان لديك هاتف قديم من الثلاثينيات، فيمكنك توصيله بجهازك مقبس الهاتفوسوف تعمل بشكل جيد!

الأجزاء الداخلية للهاتف

أبسط هاتف يتكون من ثلاثة أجزاء:

1. يُحوّل،توصيل وفصل الهاتف من الشبكة. عادة ما يسمى هذا التبديل مفتاح الرافعة. فهو يقوم بتوصيل هاتفك بالشبكة عند رفع سماعة الهاتف.

2. دcom.inamik. هذا هو مكبر الصوت الأكثر شيوعًا بحجم عملة معدنية بقيمة 50 كوبيك ومقاومة 8 أوم.

3. ميكروفون. في الماضي، كانت ميكروفونات الهاتف بسيطة للغاية وتتكون من حبيبات من الكربون المنشط محصورة بين لوحين معدنيين رفيعين. تقوم الموجات الصوتية الصادرة من صوتك بضغط الحبيبات وفكها، فتغير مقاومتها وتضبط التيار المتدفق عبر الميكروفون.

وسوف تعمل! يمكنك طلب رقم على هذا الهاتف عن طريق الضغط بسرعة على مفتاح الرافعة - لا تزال جميع مفاتيح الهاتف تتعرف على " الاتصال النبضي" إذا التقطت الهاتف وقمت بالنقر بسرعة على المفتاح أربع مرات، فستعرف لوحة مفاتيح شركة الهاتف أنك طلبت "4".

المشكلة الوحيدة في مثل هذا الهاتف هي أنه أثناء المكالمة ستسمع صوتك من خلال مكبر الصوت.

الأسلاك والكابلات

تبدأ شبكة الهاتف في منزلك. ص آرا الأسلاك النحاسية ويمتد من هاتفك إلى كابل سميك يحتوي على العديد من هذه الأزواج النحاسية. اعتمادًا على مكان تواجدك، سيدخل هذا الكابل السميك مباشرةً إلى مفتاح مقسم الهاتف في منطقتك، أو سيتم توصيله بصندوق بحجم الثلاجة تقريبًا يعمل بمثابة المحور الرقمي.

الرقمنة والتوصيل الصوتي

يقوم المحور برقمنة صوتك بمعدل 8000 عينة في الثانية ودقة 8 بت. ثم يجمع صوتك وعشرات الأصوات الأخرى ويرسلهم جميعًا على سلك واحد (عادةً كبل متحد المحور أو كبل ألياف ضوئية) يؤدي إلى مقسم الهاتف. وفي كلتا الحالتين، يتصل خطك بالخط المنفصل ويمكنك سماع نغمة اتصال طويلة عندما ترفع سماعة الهاتف.

إذا اتصلت بشخص متصل بنفس المحطة، يقوم المفتاح ببساطة بإنشاء دائرة مغلقة بين هاتفك وهاتف الشخص الذي اتصلت به. إذا كانت المكالمة بعيدة المدى، فسيتم رقمنة صوتك ودمجه مع ملايين الأصوات الأخرى. ينتقل صوتك عادة على طول خط الألياف الضوئية إلى مقسم الهاتف الخاص بالطرف المتلقي، ولكن يمكن أيضًا نقله عبر الأقمار الصناعية أو أبراج الاتصالات.

إنشاء شبكة الهاتف الخاصة بك

الهاتف ليس مجرد جهاز بسيط. أصبح التواصل بينك وبين مقسم الهاتف أسهل. في الواقع، يمكنك بسهولة إنشاء شبكة الهاتف الخاصة بك باستخدام هاتفين، بطارية 9 فولت ومقاوم 300 أوم، والتي يمكن شراؤها من سوق الراديو. يمكنك تجميع كل هذه المعدات على النحو التالي: سلك واحد يربط كلا الهاتفين مباشرة، ويتم توصيل مصدر الطاقة والمقاوم على التوالي بالسلك الثاني الذي يربط الهاتفين. إذا التقط الشخصان الهاتف في نفس الوقت، فسيتمكنان من التحدث مع بعضهما البعض بشكل طبيعي على مسافة عدة كيلومترات.

الشيء الوحيد الذي لن يتمكن جهاز الاتصال الداخلي الصغير من فعله هو الاتصال بهاتف آخر ومطالبة الشخص الموجود على الطرف الآخر بالرد على الهاتف. يتم توفير 90 فولت لإشارة الجرس. تكييفالتردد 20 هيرتز.

يتكون الاتصال بمقسم الهاتف من سلكين نحاسيين. إحداهما تنقل تيارًا مستمرًا من 6 إلى 12 فولتًا، أي ما يعادل 30 مللي أمبير تقريبًا. يقوم الميكروفون بتعديل الموجات الصوتية، بينما يقوم مكبر الصوت الموجود على الطرف الآخر بإعادة إنتاج هذه الإشارة المعدلة. هذا كل شيء.

إذا عدت إلى أيام لوحة المفاتيح اليدوية، فمن السهل أن تفهم كيف كانت تعمل اللوحة الكبيرة ذات يوم. شبكة الهاتف. في تلك الأيام كان هناك العديد من أزواج الأسلاك النحاسية التي تمتد من كل منزل إلى مقسم الهاتف في وسط المدينة. جلس مشغل لوحة التوزيع أمام لوحة كبيرة بها فتحة واحدة لكل مشترك. كان هناك ضوء صغير فوق كل موصل. تم توصيل بطارية كبيرة من خلال مقاوم لكل زوج من الأسلاك. عندما يلتقط شخص ما جهاز الاستقبال على هاتفه، يقوم مفتاح رافعة بإكمال الدائرة وإرسال التيار عبر الأسلاك بين المنزل ومقسم الهاتف. أدى هذا إلى تشغيل المصباح الكهربائي الموجود فوق ذلك المقبس الموجود على لوحة المفاتيح. يقوم المشغل بتوصيل سماعة الرأس الخاصة به بهذا المقبس ويسأل من الشخص الذي يرغب في التحدث إليه. يقوم المشغل بعد ذلك بإرسال إشارة رنين إلى الطرف المتلقي وينتظر حتى يقوم شخص ما بالتقاط الهاتف. بمجرد التقاط سماعة الهاتف، يقوم المشغل بتوصيل الشخصين معًا، تمامًا مثل اتصال الاتصال الداخلي البسيط. انها بسيطة جدا!

الاتصال بالنغمة

في أنظمة الهاتف الحديثة، تم استبدال المشغلين بـ التبديل الإلكتروني. عندما تلتقط سماعة الهاتف، يستشعر المفتاح الدائرة ويصدر صوت صفير طويل. بهذه الطريقة تعرف أن المفتاح وهاتفك يعملان. صوت الصفير الطويل عبارة عن مزيج من نغمة 350 هرتز ونغمة 440 هرتز. يكون طلب أرقام الرقم مصحوبًا أيضًا بأصوات نغمات مختلفة. إذا كان الرقم مشغولاً، تسمع إشارة انشغال متقطعة، والتي تتكون من 480 هرتز و620 هرتز.

عرض النطاق الترددي

من أجل ضمان إجراء مكالمات لمسافات أطول، تكون الترددات المرسلة محدودة عرض النطاق التردديحوالي 3000 هرتز. يتم استبعاد جميع الترددات في صوتك أقل من 400 هرتز وما فوق 3400 هرتز. وهذا يجعل الصوت على الهاتف بعيد المدى له صوت مميز.

لذلك، من الأفضل عدم تنظيم عروض موسيقية عبر الهاتف، حتى لا تصبح بطل النكتة:

يلتقي بيتكا وفاسيلي إيفانوفيتش. يقول فاسيلي إيفانوفيتش: ماذا يجد الناس في فرقة البيتلز هذه؟! إنهم يغنون رتابة! يسأل بيتكا: "فاسيلي إيفانوفيتش، أين استمعت إلى فرقة البيتلز؟!" فاسيلي إيفانوفيتش: "مثل أين؟ بالأمس غنى فورمانوف لي بعضًا من أغانيه عبر الهاتف..."

كم منا يتساءل ماذا يحدث بعد أن نضغط على زر الاتصال في هاتفنا المحمول؟ كيف تعمل الشبكات الخلوية؟

على الأرجح لا. في أغلب الأحيان، نطلب الرقم الفيدرالي للمحاور على آلة أوتوماتيكية، كقاعدة عامة، في العمل، فما هو موجود وكيف يعمل لا يهمنا في لحظة معينة من الزمن. لكن هذه أشياء مذهلة. كيف يمكنك استدعاء شخص في الجبال أو في وسط المحيط؟ لماذا يمكن أن نسمع بعضنا البعض بشكل سيئ أثناء المحادثة، أو حتى أن تتم مقاطعتنا تمامًا؟ ستحاول مقالتنا تسليط الضوء على مبدأ تشغيل الاتصالات الخلوية.

لذلك، فإن معظم الأراضي ذات الكثافة السكانية العالية في روسيا مغطاة بما يسمى BS، والتي تسمى بدون اختصار المحطات الأساسية. يمكن للكثيرين أن ينتبهوا إليهم أثناء السفر بين المدن. في الحقول المفتوحة، تكون المحطات الأساسية أشبه بالأبراج ذات اللونين الأحمر والأبيض. ولكن في المدينة، يتم وضع مثل هذه BS بشكل مدروس على أسطح المباني الشاهقة غير السكنية. هذه الأبراج قادرة على التقاط الإشارة من أي هاتف محمول يقع ضمن دائرة نصف قطرها لا يزيد عن 35 كيلومترا. يتم "الاتصال" بين BS والهاتف من خلال خدمة خاصة أو قناة صوتية.

بمجرد قيام الشخص بطلب الرقم الذي يحتاجه على جهاز محمول، يجد الجهاز المحطة الأساسية الأقرب إليه لقناة خدمة خاصة ويطلب منه تخصيص قناة صوتية. بعد تلقي طلب من الجهاز، يرسل البرج طلبًا إلى ما يسمى بوحدة التحكم، والتي سنسميها اختصارًا BSC. تقوم وحدة التحكم نفسها بإعادة توجيه الطلب إلى المحول. سيحدد المفتاح الذكي MSC المشغل الذي يتصل به المشترك المتصل.

إذا اتضح أنه تم إجراء مكالمة إلى هاتف داخل نفس الشبكة، على سبيل المثال، من مشترك الخط المباشر إلى مشترك آخر في هذا المشغل، أو داخل MTS، داخل Megafon، وما إلى ذلك، سيبدأ التبديل في معرفة موقع المشترك الذي تم الاتصال به. بفضل تسجيل موقع المنزل، سيجد المفتاح مكان وجود الشخص الذي تحتاجه. يمكن أن يكون في أي مكان، في المنزل، في العمل، في دارشا أو حتى في بلد آخر. لن يمنع هذا المحول من تحويل المكالمة إلى المحول المناسب. وبعد ذلك سيبدأ "التشابك" في "الاسترخاء". أي أن المكالمة من مفتاح "المستجيب" ستنتقل إلى وحدة التحكم "المستجيب"، ثم إلى المحطة الأساسية الخاصة بها وإلى الهاتف المحمول، على التوالي.

إذا اكتشف المحول أن المشترك الذي تم الاتصال به ينتمي إلى مشغل آخر، فسوف يرسل طلبًا إلى المحول الخاص بشبكة مختلفة.
موافق، المخطط بسيط للغاية، ولكن من الصعب تخيله. كيف تعثر محطة أساسية "ذكية" على هاتف، وترسل طلبًا، ويحدد المحول نفسه المشغل والمفتاح الآخر. ما هي المحطة الأساسية بالضبط؟ اتضح أن هذه عبارة عن العديد من الخزانات الحديدية الموجودة إما تحت سطح المبنى أو في العلية أو في حاوية خاصة. الشرط الرئيسي هو أن الغرفة يجب أن تكون مكيفة بشكل جيد.

ومن المنطقي أن تحتوي محطة BS على هوائي يساعدها على "التقاط" الاتصالات. يتكون هوائي المحطة القاعدة من عدة أجزاء (قطاعات)، كل منها مسؤول عن المنطقة. جزء الهوائي الموجود عموديًا مسؤول عن الاتصال بالهواتف المحمولة، والجزء المستدير مخصص للتواصل مع وحدة التحكم.

قطاع واحد قادر على استقبال المكالمات من سبعين جهاز هاتف في وقت واحد. إذا أخذنا في الاعتبار أن محطة BS الواحدة يمكن أن تتكون من ستة قطاعات، فيمكنها في نفس الوقت التعامل بسهولة مع 6*72=432 مكالمة.

كقاعدة عامة، هذه القوة للمحطة الأساسية كافية. بالطبع، تحدث المواقف عندما يبدأ جميع سكان بلدنا في الاتصال ببعضهم البعض في نفس الوقت. هذا السنة الجديدة. بالنسبة للبعض، يكفي مجرد نطق العبارة العزيزة "سنة جديدة سعيدة!"، والبعض الآخر على استعداد للتحدث على مدار الساعة مع تعريفة غير محدودة من شركة الاتصالات، ومناقشة الضيوف والخطط طوال الليل.

ومع ذلك، بغض النظر عن مدة المحادثة، لا تستطيع المحطات الأساسية التعامل مع الأمر، وقد يكون من الصعب جدًا الوصول إلى المشترك. ولكن في أيام الأسبوع، معظم أيام العام، يكون BS المكون من ستة قطاعات كافيًا تمامًا، خاصة وأن المشغل يختار المحطات وفقًا لسكان المنطقة من أجل عبء العمل الأمثل. يعطي بعض المشغلين الأفضلية للمحطات القاعدية الكبيرة من أجل تحسين جودة الاتصالات المقدمة.

هناك ثلاثة نطاقات يمكن أن تعمل فيها محطة القاعدة والتي تحدد عدد الأجهزة المدعومة والمسافة المغطاة. في نطاق 900 ميجاهرتز، تكون المحطة قادرة على تغطية مساحة كبيرة، ولكن في نطاق 1800 ميجاهرتز ستنخفض المسافة بشكل كبير، لكن عدد أجهزة الإرسال المتصلة سيزداد. النطاق الثالث عند 2100 ميجا هرتز يفترض بالفعل جيلًا جديدًا من الاتصالات - 3G.
من الواضح أنه في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة يكون من الأفضل تركيب محطة أساسية بتردد 900 ميجا هرتز، ولكن في المدينة يكون التردد 1800 ميجا هرتز مناسبًا لاختراق الجدران الخرسانية السميكة بشكل أفضل، وسوف تحتاج إلى عشرة أضعاف هذه المحطات الأساسية أكثر من في قرية. لاحظ أن محطة BS واحدة يمكنها دعم ثلاثة نطاقات في وقت واحد.

تغطي المحطات في وضع 900 ميجاهرتز مساحة يبلغ نصف قطرها 35 كم، ولكن إذا كانت تخدم عددًا قليلاً من الهواتف في الوقت الحالي، فيمكنها "اختراق" ما يصل إلى 70 كم. بطبيعة الحال، لدينا الهواتف المحمولةيمكنه "العثور" على BS حتى على مسافة 70 كم. تم تصميم المحطات الأساسية لتغطية سطح الأرض قدر الإمكان وتوفيرها عدد كبيريتواصل الناس بدقة على الأرض، لذلك، في حين أنه من الممكن التقاط الإشارات على مسافة لا تقل عن 35 كيلومترًا، وهي نفس المسافة، ولكن في السماء، فإن المحطات الأساسية لا "تخترق".

من أجل تزويد ركابها بالاتصالات الخلوية، بدأت بعض شركات الطيران في وضع محطات صغيرة على متن الطائرات. يتم الاتصال بين المحطة الأساسية "السماوية" والمحطة الأساسية "الأرضية" باستخدام قناة فضائية. منذ العمل الأجهزة المحمولةقد تتداخل مع عملية الطيران، ويمكن بسهولة تشغيل/إيقاف تشغيل BS الموجود على متن الطائرة، ولديها عدة أوضاع تشغيل، حتى إيقاف تشغيل ناقل الحركة بالكامل رسائل صوتية. أثناء الرحلة، قد يتم نقل هاتفك عن طريق الخطأ إلى محطة أساسية منها أسوأ إشارةأو بدون قنوات مجانية. في هذه الحالة، سيتم مقاطعة المكالمة. كل هذه هي التفاصيل الدقيقة للاتصالات الخلوية في السماء أثناء الحركة.

بالإضافة إلى الطائرات، يواجه سكان البنتهاوس أيضًا بعض المشاكل. حتى تعريفة غير محدودةو VIP - لن تساعد شروط المشغل الخلوي في حالة وجود محطات خدمة مختلفة. ساكن شقة في طابق مرتفع، ينتقل من غرفة إلى أخرى، سيفقد الاتصال. يمكن أن يحدث هذا بسبب حقيقة أن الهاتف الموجود في إحدى الغرف "يرى" أحد BS، وفي غرفة أخرى "يكتشف" الآخر. لذلك، أثناء المحادثة، يتم مقاطعة الاتصال، حيث أن هذه المحطات الأساسية تقع على مسافة نسبية من بعضها البعض ولا تعتبر حتى "مجاورة" من قبل نفس المشغل.