Рис. 7.2.7. Низкочастотный модуль сотового телефона.
Низкочастотный модуль
В низкочастотном модуле (Рис. 7.2.7.) происходит преобразование сигналов ПЧ, поступающих с радиочастотного модуля, в звуковые сигналы, которые можно услышать в громкоговорителе сотового телефона. Довольно часто в сотовых телефонах устанавливается второй звукоизлучатель, он используется для подачи сигнала "звонка". Тональные DTMF-сигналы набора и речевой сигнал от микрофона проходят через фильтры, усилители, суммируются и подаются на радиочастотный модуль (вместе с сигналами из модуля управления), где ими модулируется несущая частота передатчика. Часть передаваемого речевого сигнала возвращается в громкоговоритель для получения местного эффекта. Работа приемника и передатчика звуковых сигналов координируется модулем управления.
Модуль управления
Модуль управления (Рис. 7.2.8.) координирует работу всех узлов сотового телефона. По своей архитектуре он похож персональный компьютер. Функционирование микропроцессора (МП) осуществляется на основе инструкций (программ), хранящихся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) используется для временного хранения данных, например, номера текущего канала связи, установленной мощности передатчика и т.д., а также результатов логических или математических операций, которые производятся при выполнении программы.
[pic]
Рис. 7.2.8. Модуль управления сотового телефона.
В ре-программируемом постоянном запоминающем устройстве (РПЗУ) хранится информация, специфическая для каждого конкретного телефона: например, назначенный сотовый телефонный номер. Радиочастотный и низкочастотный модули и DTMF-генератор управляются сигналами, поступающими непосредственно с МП.
Поскольку сотовые телефоны являются активными элементами сети, они должны находиться с ней в постоянном контакте. Помимо речевых сигналов и тональных DTMF-сигналов набора номера, сотовые телефоны должны передавать и принимать данные от приемопередатчика текущей ячейки (т.е., в конечном счете, от центральной сотовой станции). Для "подмешивания" данных в передаваемый телефоном радиосигнал, а также для выделения и декодирования команд и данных, получаемых из сети, используется ИС модема.
МП управляет работой контроллера сотового телефона, который представляет специализированную ИС, через которую осуществляется взаимодействие с клавиатурой и индикатором сотового телефона. Он используется также при установке необходимых частот синтезатора в радиочастотном модуле.
В сотовом телефоне обычно устанавливается дисплей, на котором индицируется набираемый номер и режим работы сети и телефона (например, "Выбор", "Включен", "В работе", "Поиск", "Занято" и т.д.). Для снижения потребляемой мощности и увеличения срока службы в качестве дисплея обычно используется жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).
Недостатки сотовой связи
Как и беспроводные, сотовые телефоны имеют ряд недостатков, о которых вам необходимо знать. Они не связаны с неисправностями или изъянами конструкции сотового телефона, а являются следствием самих принципов радиотелефонии. Наиболее слабым местом считается радиочастотный канал связи между телефоном и приемопередатчиком ячейки. Проблемы, возникающие при пользовании сотовой связью, можно разделить на четыре основные группы: замирания сигнала, мертвые зоны, источники питания и конфиденциальность.
Замирания сигнала
Отличительной особенностью радиоволн в диапазоне от 800 до 900 МГц (диапазон сотовой связи) является то, что они излучаются (и принимаются) только в определенных направлениях относительно антенны, т.е. ее диаграмма направленности имеет явно выраженные минимумы и максимумы. Кроме того, сигналы этих частот сильно поглощаются во влажной атмосфере, отражаются от стен и прочих поверхностей (например, от воды), а крупное препятствие, например, высотное здание или холм, и вовсе не позволит им распространиться дальше.
При перемещении вашего сотового телефона уровень принимаемого сигнала может иногда снижаться настолько, что это будет приводить к кратковременной потере слышимости. Может прерываться и сигнал вашего телефона, передаваемый на сотовую станцию. В зависимости от обстоятельств, эти паузы могут быть эпизодическими, а могу следовать одна за другой, совершенно расстраивая разговор.
Другой причиной замираний сигнала может быть приближение к периферии обслуживаемой территории, где нет других ячеек, на которые можно перебросить ваш вызов. Снижение уровня сигнала приведет к появлению кратковременных прерываний, частота которых будет быстро увеличиваться до тех пор, пока вас полностью не отсоединят.
Оборудование сотового центра обычно конструируется таким образом, что не реагирует на кратковременные замирания и не разъединяет ваш разговор. Однако слишком частые или длительные замирания могут привести к тому, что сотовый центр вас отсоединит. Пользуясь сотовым телефоном, вы довольно скоро выясните, где в вашем районе находятся зоны с плохой связью.
Мертвые зоны
В принципе, мертвые зоны возникают по тем же причинам, что и замирания сигнала, только такие участки занимают намного большее пространство. Перерывы в прохождении сигналов могут быть настолько длительными, что сотовый центр воспринимает потерю сигнала как отбой, и освобождает занятые каналы, переключая их на обслуживание других вызовов.
Мертвые зоны часто возникают из-за поглощения и отражений сигналов в холмистой или гористой местности, в районах с плотной городской застройкой. От мертвых зон иногда можно избавиться, изменив расположение приемопередатчика сотовой ячейки или добавив новые ячейки для обслуживания "неудобной" территории.
Источники питания
В качестве источников питания в сотовых телефонах используются никель- кадмиевые аккумуляторы, которые имеют ряд достоинств и недостатки.
Аккумуляторы ПБ не заряжаются. Ток заряда поступает в ПБ через специальную пару контактов. Когда выключенный ПБ находится в предназначенном для него гнезде, контакты СБ соприкасаются с соответствующими контактами ПБ. Для того чтобы судить о наличии зарядного тока, на СБ. часто устанавливается светодиодный индикатор.
В качестве аккумуляторов используют никель-кадмиевые аккумуляторы, которые имеют ограниченный срок службы.
Конфиденциальность
Все сказанное в предыдущей главе о конфиденциальности беспроводных телефонов, относится и к сотовой связи. С одной стороны, в данном случае ситуация для абонента усугубляется тем, что радиус действия сотовых телефонов составляет несколько километров, поэтому подслушивающий находится в более выгодном положении. С другой стороны, поскольку ваш телефон находится в движении, сотовая система переключает каналы при перебросах между ячейками. Подслушивающий должен следовать за вами и иметь возможность подключаться к каждому из 666 каналов, доступных для вашего сотового телефона, что даже для самого опытного профессионала – довольно непростая задача. Для борьбы с радио-подслушиванием в новых моделях беспроводных телефонов используется цифровое кодирование передаваемых сигналов. В состав СБ и ПБ включаются взаимно совместимые шифраторы-дешифраторы с одинаковой (но уникальной) таблицей кодов (их называют по-английски скремблеры). Любой приемник, в котором не установлен соответствующий декодер, будет воспроизводить полную какофонию. Применение практически полностью решает все проблемы с секретностью.
Поиск неисправностей сотовых телефонов
Несмотря на свои маленькие размеры, сотовые телефоны – весьма сложные устройства, объединяющие в себе телефон, радиостанцию и компьютер. Все это "упаковано" в прибор, умещающийся на ладони. В рамках одной главы невозможно даже конспективно изложить методику ремонта сотовых телефонов. Многие методы поиска неисправностей основаны на принципах радиотехники и компьютерной технологии, описание которых выходит за рамки этой книги.
Если вы решили попытаться отремонтировать сотовый телефон, вы обязательно должны раздобыть руководство по техническому обслуживанию вашей конкретной модели и соответствующую измерительную аппаратуру. В руководстве по обслуживанию обычно указываются возможные замены для микросхем (хотя многие из них являются уникальными для данного изделия) и других компонентов. К руководству обычно прилагается полный комплект принципиальных схем, без которых связываться с прибором такой сложности, как сотовый телефон, не имеет смысла.
4 Организация сотовой сети связи
Сотовая радиосеть
(Рис. 7.2.9. Рис. 7.2.10).
Рис. 7.2.9
Рис. 7.2.10.Сотовая радиосеть:
УС – узловая; БС – базовая; ЦС – центральная станции;
АС – абонентская; НС – носимая, станции; гатс– городская АТС;
МТС– междугородная АТС; НП – носимый приемник
Территория страны разбивается на ячейки, подобные сотам в ульях. В центре каждой ячейки – базовая станция (БС) с радиусом действия 0,5…40 км.
Сеть базовых станций сотовой системы через узловые станции (УС) соединена с общегосударственной телефонной сетью ОАТС. Узловая и несколько базовых станций образуют зону обслуживания. Некоторые БС одной зоны обслуживания объединяются в зону вызова подвижного абонента.
В пределах самостоятельных административно - хозяйственных образований (республики, области, края), районах нефти и газодобычи, где 90 % населения сосредоточено на 5... 10% территории, связь будут обеспечивать зоновые системы, состоящие из региональной сети и местных подсетей (Рис. 7.2.11.).
Рис. 7.2.11. Зоновая система радиосвязи:
ГЦС – главная центральная станция; МСЛ– междугородная телефонная линия; ЗЦС – зоновая центральная станция; ЦКС ЗКС – центральная и зоновая коммутационные станции; ВС, AC – базовая и автомобильная станции; РТсф, ТА
– радиотелефон и телефон; РАТС, РУТЛ, АРТК – радиоудлинительные станции
«Зоны» - промежуточная ступень между сотовой и радиальной системами. Они не обеспечивают непрерывную связь при переезде из зоны действия одной базовой станции в другую, что упрощает и удешевляет обслуживание абонентов. Несколько видов радиосвязи могут благополучно сосуществовать в одном городе или регионе, так как работают в разных диапазонах. Так, для радиально - зоновых сетей выделена частота 330 МГц, для сотовых – 450 МГц, для устройств первоначального вызова, передающих «блуждающим» объектам используются закодированные сигналы – 160 МГц.
В настоящий момент основной путь телефонизации удаленных мест – является радиоудлинители телефонных линий (Рис. 7.2.12.).
Рис. 7.2.12. Радиоудлинитель телефонной линии
Вопросы для повторения
1. История развития сотовой связи. Принцип разбиения на несколько участков (сот).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30
