Des millions de personnes dans le monde utilisent des téléphones portables parce que les téléphones mobiles ont rendu beaucoup plus facile la communication avec les gens du monde entier.

De nos jours, les téléphones mobiles sont dotés d’une gamme de fonctionnalités, et de nouvelles sont disponibles chaque jour. Selon le modèle de votre téléphone mobile, vous pouvez effectuer les opérations suivantes :

Enregistrer les informations importantes
Prenez des notes ou faites une liste de choses à faire
Enregistrez les réunions importantes et activez les alarmes pour les rappels
utiliser une calculatrice pour les calculs
envoyer ou recevoir du courrier
rechercher des informations (actualités, déclarations, blagues et bien plus encore) sur Internet
jouer à des jeux
regarder la télévision
envoyer des messages
Utilisez d'autres appareils tels que des lecteurs MP3, des PDA et des systèmes de navigation GPS.

Mais ne vous êtes-vous jamais demandé comment fonctionne un téléphone portable ? Et qu’est-ce qui le différencie d’un simple téléphone fixe ? Que signifient tous ces termes PCS, GSM, CDMA et TDMA ? Cet article parlera des nouvelles fonctionnalités des téléphones mobiles.

Commençons par le fait qu'un téléphone mobile est essentiellement une radio - un type plus avancé, mais néanmoins une radio. Le téléphone lui-même a été créé par Alexander Graham Bell en 1876, et la communication sans fil un peu plus tard par Nikolai Tesla dans les années 1880 (l'Italien Guglielmo Marconi a commencé à parler de communication sans fil en 1894). Il était destiné que ces deux grandes technologies se rejoignent.

Dans les temps anciens, quand il n’y avait pas de téléphone portable, les gens installaient des radiotéléphones dans leurs voitures pour communiquer. Ce système radiotéléphonique fonctionnait à l'aide d'une antenne principale installée sur une tour à l'extérieur de la ville et prenait en charge environ 25 canaux. Pour se connecter à l'antenne principale, le téléphone devait disposer d'un émetteur puissant - d'un rayon d'environ 70 km.

Mais peu de gens pouvaient utiliser de tels téléphones radio en raison du nombre limité de canaux.

Le génie du système mobile réside dans le découpage de la ville en plusieurs éléments (« cellules »). Cela favorise la réutilisation des fréquences dans toute la ville, afin que des millions de personnes puissent utiliser leur téléphone portable en même temps. « Honeycomb » n'a pas été choisi par hasard, puisque c'est le nid d'abeilles (de forme hexagonale) qui peut couvrir la zone de la manière la plus optimale.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement d'un téléphone mobile, il est nécessaire de comparer la radio CB (c'est-à-dire la radio ordinaire) et le téléphone sans fil.

Appareil portable full-duplex versus semi-duplex - les radiotéléphones, comme les simples radios, sont des appareils semi-duplex. Cela signifie que deux personnes utilisent la même fréquence et ne peuvent donc parler qu’à tour de rôle. Un téléphone mobile est un appareil full-duplex, ce qui signifie qu’une personne utilise deux fréquences : une fréquence sert à entendre la personne de l’autre côté, l’autre à parler. Par conséquent, vous pouvez parler sur les téléphones portables en même temps.

Canaux - un radiotéléphone n'utilise qu'un seul canal, une radio en possède environ 40. Un simple téléphone mobile peut disposer de 1 664 chaînes ou plus.

Dans les appareils semi-duplex, les deux émetteurs radio utilisent la même fréquence, de sorte qu'une seule personne peut parler. Dans les appareils full duplex, les 2 émetteurs utilisent des fréquences différentes afin que les gens puissent parler en même temps. Les téléphones mobiles sont des appareils en duplex intégral.

Dans un système de téléphonie mobile américain typique, un utilisateur de téléphone mobile utilise environ 800 fréquences pour parler en ville. Un téléphone portable divise une ville en plusieurs centaines. Chaque cellule a une taille spécifique et couvre une superficie de 26 km2. Les nids d'abeilles sont comme des hexagones enfermés dans un treillis.

Étant donné que les téléphones mobiles et les stations utilisent des émetteurs de faible puissance, les cellules non adjacentes peuvent utiliser les mêmes fréquences. Les deux cellules peuvent utiliser les mêmes fréquences. Le réseau cellulaire se compose d'ordinateurs puissants à haut débit, de stations de base (émetteurs-récepteurs VHF multifréquences) répartis dans toute la zone de travail du réseau cellulaire, de téléphones mobiles et d'autres équipements de haute technologie. Nous parlerons plus loin des stations de base, mais regardons maintenant les « cellules » qui composent un système cellulaire.

Une cellule dans un système cellulaire analogique utilise 1/7 des canaux de communication bidirectionnels disponibles. Cela signifie que chaque cellule (sur 7 cellules de la grille) utilise 1/7 des canaux disponibles, qui ont leur propre ensemble de fréquences et ne se chevauchent donc pas :

Un utilisateur de téléphone mobile reçoit généralement 832 fréquences radio pour parler dans la ville.
Chaque téléphone mobile utilise 2 fréquences par appel - ce qu'on appelle. canal bidirectionnel - donc, pour chaque utilisateur de téléphone mobile, il existe 395 canaux de communication (les 42 fréquences restantes sont utilisées par le canal principal - nous en reparlerons plus tard).

Ainsi, chaque cellule dispose de jusqu'à 56 canaux de communication disponibles. Cela signifie que 56 personnes pourront parler simultanément sur leur téléphone portable. La première technologie mobile, la 1G, est considérée comme un analogue du réseau cellulaire. Depuis que la transmission d'informations numériques (2G) a commencé à être utilisée, le nombre de canaux a considérablement augmenté.

Les téléphones portables sont équipés d'émetteurs de faible puissance intégrés, ils fonctionnent donc à 2 niveaux de signal : 0,6 watts et 3 watts (à titre de comparaison, voici une simple radio qui fonctionne à 4 watts). Les stations de base utilisent également des émetteurs de faible puissance, mais elles ont leurs propres avantages :

La transmission de la station de base et du signal du téléphone mobile au sein de chaque cellule ne permet pas de s'éloigner de la cellule. De cette façon, les deux cellules peuvent réutiliser les mêmes 56 fréquences. Les mêmes fréquences peuvent être utilisées dans toute la ville.
La consommation de charge d’un téléphone mobile, qui fonctionne généralement sur batterie, n’est pas très élevée. Les émetteurs de faible puissance impliquent de petites batteries, ce qui rend les téléphones portables plus compacts.

Un réseau cellulaire nécessite un certain nombre de stations de base, quelle que soit la taille de la ville. Une petite ville devrait avoir plusieurs centaines de tours. Tous les utilisateurs de téléphones mobiles dans n'importe quelle ville sont gérés par un bureau principal, appelé Mobile Phone Switching Center. Ce centre contrôle tous les appels téléphoniques et les stations de base dans une zone donnée.

Codes de téléphone portable

Le numéro de séquence électronique (ESN) est un numéro unique de 32 bits programmé dans le téléphone mobile par le fabricant.
Le numéro d'identification mobile (MIN) est un code à 10 chiffres dérivé d'un numéro de téléphone mobile.
Le code d'identification du système (SID) est un code unique à 5 chiffres attribué à chaque société FCC. Les deux derniers codes, MIN et SID, sont programmés dans le téléphone portable lorsque vous achetez la carte et allumez le téléphone.

Chaque téléphone mobile possède son propre code. Des codes sont nécessaires pour reconnaître les téléphones, les propriétaires de téléphones mobiles et les opérateurs mobiles. Par exemple, vous avez un téléphone portable, vous l'allumez et essayez de passer un appel. Voici ce qui se passe pendant cette période :

Lorsque vous allumez le téléphone pour la première fois, il recherche un code d'identification sur le canal de commande principal. Un canal est une fréquence spéciale que les téléphones mobiles et la station de base utilisent pour transmettre des signaux. Si le téléphone ne trouve pas le canal de contrôle, alors il est hors de portée et le message « pas de réseau » s'affiche à l'écran.
Lorsque le téléphone reçoit un code d'identification, il le compare à son propre code. S'il y a une correspondance, le téléphone mobile est autorisé à se connecter au réseau.
Avec le code, le téléphone demande l'accès au réseau et le centre de commutation mobile enregistre la position du téléphone dans la base de données, afin que le centre de commutation sache quel téléphone vous utilisez lorsqu'il souhaite vous envoyer un message de service.
Le central téléphonique reçoit les appels et peut calculer votre numéro. A tout moment, il peut rechercher votre numéro de téléphone dans sa base de données.
Le centre de commutation contacte votre téléphone mobile pour vous indiquer la fréquence à utiliser et une fois que le téléphone mobile a communiqué avec l'antenne, le téléphone accède au réseau.

Le téléphone portable et la station de base maintiennent un contact radio constant. Un téléphone portable passe périodiquement d'une station de base à une autre, qui émet un signal plus fort. Si un téléphone portable sort du champ d'une station de base, il établit une connexion avec une autre station de base proche, même pendant une conversation. Les deux stations de base « communiquent » via le Switching Center, qui transmet un signal à votre téléphone mobile pour changer de fréquence.

Il existe des cas où, lors d'un déplacement, le signal passe d'une cellule à une autre, appartenant à un autre opérateur mobile. Dans ce cas, le signal ne disparaît pas mais est transféré vers un autre opérateur mobile.

La plupart des téléphones portables modernes peuvent fonctionner selon plusieurs normes, ce qui vous permet d'utiliser les services d'itinérance sur différents réseaux cellulaires. Le centre de commutation dont vous utilisez actuellement les cellules contacte votre centre de commutation et demande une confirmation du code. Votre système transfère toutes les données de votre téléphone vers un autre système et le Switching Center vous connecte aux cellules du nouvel opérateur mobile. Et le plus étonnant, c’est que tout cela se fait en quelques secondes.

Le plus ennuyeux dans tout cela, c'est que vous pouvez payer un joli centime pour les appels en itinérance. Sur la plupart des téléphones, lorsque vous traversez la frontière pour la première fois, le service d'itinérance s'affiche. Sinon, mieux vaut vérifier votre carte de couverture mobile pour ne pas avoir à payer des tarifs « gonflés » plus tard. Par conséquent, vérifiez immédiatement le coût de ce service.

Veuillez noter que le téléphone doit fonctionner sur plusieurs bandes si vous souhaitez utiliser le service d'itinérance, car différents pays utilisent des bandes différentes.

En 1983, la première norme de téléphonie mobile analogique, AMPS (Advanced Mobile Telephone Service), a été développée. Cette norme de communication mobile analogique fonctionne dans la gamme de fréquences allant de 825 à 890 MHz. Afin de maintenir la concurrence et de maintenir les prix sur le marché, le gouvernement fédéral américain a exigé qu'il y ait au moins deux entreprises exerçant la même activité sur le marché. L'une de ces sociétés aux États-Unis était la Local Telephone Company (LEC).

Chaque entreprise disposait de ses propres 832 fréquences : 790 pour les appels et 42 pour les données. Pour créer un canal, deux fréquences ont été utilisées à la fois. La gamme de fréquences du canal analogique était généralement de 30 kHz. La plage d'émission et de réception du canal vocal est séparée de 45 MHz, de sorte qu'un canal ne chevauche pas l'autre.

Une version de la norme AMPS appelée NAMPS (Narrowband Advanced Communications System) utilise de nouvelles technologies numériques pour permettre au système de tripler ses capacités. Mais même si elle utilise les nouvelles technologies numériques, cette version reste uniquement analogique. Les normes analogiques AMPS et NAMPS fonctionnent uniquement à 800 MHz et ne peuvent pas encore offrir une grande variété de fonctions, telles que la connectivité Internet et la messagerie.

Les téléphones mobiles numériques appartiennent à la deuxième génération (2G) de technologie mobile. Ils utilisent la même technologie radio que les téléphones analogiques, mais d'une manière légèrement différente. Les systèmes analogiques n'utilisent pas pleinement le signal entre le téléphone et le réseau mobile : les signaux analogiques ne peuvent pas être brouillés ou manipulés aussi facilement que les signaux numériques. C'est l'une des raisons pour lesquelles de nombreux câblodistributeurs se tournent vers le numérique : afin de pouvoir utiliser davantage de chaînes dans une bande donnée. C'est incroyable à quel point un système numérique peut être efficace.

De nombreux systèmes mobiles numériques utilisent la modulation de fréquence (FSK) pour transmettre et recevoir des données via le portail analogique AMPS. La modulation de fréquence utilise 2 fréquences, l'une pour le un logique, l'autre pour le zéro logique, en choisissant entre les deux, lors de la transmission d'informations numériques entre la tour et le téléphone mobile. Afin de convertir des informations analogiques en informations numériques et vice versa, une modulation et un schéma de codage sont nécessaires. Cela suggère que les téléphones mobiles numériques doivent être capables de traiter les données rapidement.

En termes de complexité par pouce cube, les téléphones mobiles comptent parmi les appareils modernes les plus complexes. Les téléphones mobiles numériques peuvent effectuer des millions de calculs par seconde afin d'encoder ou de décoder un flux vocal.

Tout téléphone ordinaire se compose de plusieurs parties :

La puce (carte) qui est le cerveau du téléphone
Antenne
Écran à cristaux liquides (LCD)
Clavier
Microphone
Conférencier
Batterie

Le microcircuit est le centre de tout le système. Ensuite, nous examinerons quels types de puces existent et comment chacune d’elles fonctionne. La puce de conversion analogique-numérique et retour-numérique code le signal audio sortant d'un système analogique vers un système numérique et le signal entrant d'un système numérique vers un système analogique.

Un microprocesseur est un dispositif de traitement central chargé d'effectuer l'essentiel du travail de traitement de l'information. Il contrôle le clavier et l'affichage, ainsi que de nombreux autres processus.

Les puces ROM et la puce de la carte mémoire vous permettent de stocker les données du système d'exploitation du téléphone mobile et d'autres données utilisateur, telles que les données du répertoire téléphonique. La radiofréquence contrôle l’alimentation et la charge et gère des centaines d’ondes FM. L'amplificateur haute fréquence contrôle les signaux reçus ou réfléchis par l'antenne. La taille de l’écran a considérablement augmenté depuis que les téléphones mobiles sont devenus plus fonctionnels. De nombreux téléphones sont équipés d'ordinateurs portables, de calculatrices et de jeux. Et désormais, de plus en plus de téléphones sont connectés à un PDA ou à un navigateur Web.

Certains téléphones stockent certaines informations, telles que les codes SID et MIN, dans la mémoire flash intégrée, tandis que d'autres utilisent des cartes externes telles que les cartes SmartMedia.

De nombreux téléphones ont des haut-parleurs et des microphones si petits qu'il est difficile d'imaginer comment ils émettent du son. Comme vous pouvez le constater, les haut-parleurs ont la même taille qu’une petite pièce de monnaie et le microphone n’est pas plus gros qu’une pile de montre. À propos, ces piles de montre sont utilisées dans la puce interne d’un téléphone mobile pour faire fonctionner la montre.

Le plus étonnant est qu'il y a 30 ans, beaucoup de ces pièces occupaient un étage entier du bâtiment, mais maintenant tout cela tient dans la paume d'une personne.

Il existe trois manières les plus courantes pour les téléphones mobiles 2G d'utiliser les fréquences radio pour transmettre des informations :

FDMA (accès multiple par répartition en fréquence) TDMA (accès multiple par répartition dans le temps) CDMA (accès multiple par répartition en code)

Bien que les noms de ces méthodes semblent si déroutants, vous pouvez facilement comprendre comment elles fonctionnent simplement en décomposant le nom en mots individuels.

Le premier mot, fréquence, heure, code, indique la méthode d'accès. Le deuxième mot, division, signifie qu'il sépare les appels en fonction de la méthode d'accès.

FDMA place chaque appel téléphonique sur une fréquence distincte. TDMA attribue à chaque appel une certaine durée sur sa fréquence attribuée. CDMA attribue un code unique à chaque appel, puis le transmet à une fréquence libre.

Le dernier mot de chaque méthode, multiple, signifie que chaque centième peut être utilisé par plusieurs personnes.

FMDA

FDMA (Frequency Division Multiple Access) est une méthode d'utilisation des fréquences radio dans laquelle un seul abonné est dans la même bande de fréquences, différents abonnés utilisant différentes fréquences au sein d'une cellule. Est une application du multiplexage par répartition en fréquence (FDM) dans les communications radio. Pour mieux comprendre le fonctionnement de la FDMA, nous devons examiner le fonctionnement des radios. Chaque radio envoie son signal sur des bandes de fréquences libres. La méthode FDMA est principalement utilisée pour transmettre des signaux analogiques. Et même si cette méthode permet sans aucun doute de transmettre des informations numériques, elle n’est pas utilisée car jugée moins efficace.

TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) est une méthode d'utilisation des fréquences radio lorsqu'il y a plusieurs abonnés dans le même créneau de fréquence, différents abonnés utilisent différents créneaux horaires (intervalles) pour la transmission. Il s'agit d'une application du multiplexage temporel (TDM) aux communications radio. Lors de l'utilisation du TDMA, une bande de fréquences étroite (30 kHz de large et 6,7 millisecondes de long) est divisée en trois intervalles de temps.

Une bande de fréquences étroite est généralement comprise comme « canaux ». Les données vocales transformées en informations numériques sont compressées, ce qui leur permet de prendre moins de place. Par conséquent, le TDMA fonctionne trois fois plus rapidement qu'un système analogique utilisant le même nombre de canaux. Les systèmes TDMA fonctionnent sur la gamme de fréquences 800 MHz (IS-54) ou 1 900 MHz (IS-136).

GSM

TDMA est actuellement la technologie dominante pour les réseaux cellulaires mobiles et est utilisée dans la norme GSM (Global System for Mobile Communications) (SPS-900 russe) - une norme numérique mondiale pour les communications cellulaires mobiles, avec un partage de canal basé sur le principe TDMA et un haut degré de sécurité grâce au cryptage à clé publique. Cependant, le GSM utilise différemment les accès TDMA et IS-136. Imaginons que GSM et IS-136 soient des systèmes d'exploitation différents fonctionnant sur le même processeur. Par exemple, les systèmes d'exploitation Windows et Linux fonctionnent sur un Intel Pentium III. Les systèmes GSM utilisent une méthode de cryptage pour sécuriser les appels téléphoniques depuis des téléphones mobiles. Le réseau GSM en Europe et en Asie fonctionne à une fréquence de 900 MHz et 1 800 MHz, et aux États-Unis à une fréquence de 850 MHz et 1 900 MHz et est utilisé dans les communications mobiles.

Bloquer votre téléphone GSM

Le GSM est la norme internationale en Europe, en Australie, dans la plupart des pays d'Asie et d'Afrique. Les utilisateurs de téléphones mobiles peuvent acheter un téléphone qui fonctionnera partout où la norme est prise en charge. Afin de se connecter à un opérateur mobile spécifique dans différents pays, les utilisateurs GSM changent simplement de carte SIM. Les cartes SIM stockent toutes les informations et numéros d'identification nécessaires pour se connecter à un opérateur mobile.

Malheureusement, les fréquences GSM 850 MHz/1 900 MHz utilisées aux États-Unis ne sont pas les mêmes que celles du système international. Ainsi, si vous vivez aux États-Unis mais avez vraiment besoin d'un téléphone mobile à l'étranger, vous pouvez acheter un téléphone GSM à trois ou quatre bandes et l'utiliser dans votre pays d'origine et à l'étranger, ou simplement acheter un téléphone mobile GSM 900 MHz/1 800 MHz pour voyager à l'étranger.

CDMA

CDMA (accès multiple par répartition en code). Les canaux de trafic avec cette méthode de division du support sont créés en attribuant à chaque utilisateur un code numérique distinct, réparti sur toute la bande passante. Il n'y a pas de répartition temporelle, tous les abonnés utilisent constamment toute la largeur du canal. La bande de fréquences d'une chaîne est très large, les émissions des abonnés se chevauchent, mais comme leurs codes sont différents, elles peuvent être différenciées. Le CDMA constitue la base de l'IS-95 et fonctionne sur les bandes de fréquences 800 MHz et 1 900 MHz.

Téléphone mobile double bande et double standard

Lorsque vous partez en voyage, vous souhaitez sans doute trouver un téléphone qui fonctionnera sur plusieurs bandes, dans plusieurs standards, ou qui combinera les deux. Examinons de plus près chacune de ces possibilités :

Un téléphone multibande peut passer d'une fréquence à une autre. Par exemple, un téléphone TDMA double bande peut utiliser les services TDMA sur un système 800 MHz ou 1 900 MHz. Un téléphone GSM bi-bande peut utiliser le service GSM sur trois bandes : 850 MHz, 900 MHz, 1 800 MHz ou 1 900 MHz.
Téléphone multistandard. « Standard » dans les téléphones mobiles désigne le type de transmission du signal. Ainsi, un téléphone doté des normes AMPS et TDMA peut passer d’une norme à une autre si nécessaire. Par exemple, la norme AMPS permet d'utiliser un réseau analogique dans des zones qui ne prennent pas en charge un réseau numérique.
Un téléphone multibande/multistandard vous permet de changer la bande de fréquence et la norme de transmission.

Les téléphones prenant en charge cette fonctionnalité changent automatiquement de bande ou de norme. Par exemple, si un téléphone prend en charge deux bandes, il se connecte au réseau 800 MHz s'il ne peut pas se connecter à la bande 1 900 MHz. Lorsqu’un téléphone dispose de plusieurs standards, il utilise d’abord le standard numérique, et si celui-ci n’est pas disponible, il passe au standard analogique.

Les téléphones mobiles sont disponibles en modes deux et trois bandes. Cependant, le mot « trois voies » peut être trompeur. Cela peut signifier que le téléphone prend en charge les normes CDMA et TDMA, ainsi que la norme analogique. Et en même temps, cela peut signifier que le téléphone prend en charge une norme numérique sur deux bandes et une norme analogique. Pour ceux qui voyagent à l’étranger, il est préférable d’acheter un téléphone fonctionnant sur la bande GSM 900 MHz pour l’Europe et l’Asie et 1 900 MHz pour les États-Unis, et prenant également en charge la norme analogique. Essentiellement, il s'agit d'un téléphone bi-bande dans lequel l'un de ces modes (GSM) prend en charge 2 bandes.

Service de communications cellulaires et personnelles

Le service de communications personnelles (PCS) est essentiellement un service de téléphonie mobile qui met l'accent sur les communications personnelles et la mobilité. La principale caractéristique de PCS est que le numéro de téléphone de l'utilisateur devient son numéro de communication personnel (PCN), qui est « lié » à l'utilisateur lui-même, et non à son modem téléphonique ou radio. Un voyageur international utilisant PCS peut recevoir librement des appels téléphoniques et des e-mails sur son PCN.

Les communications cellulaires ont été créées à l’origine pour être utilisées dans les voitures, tandis que les communications personnelles offraient de plus grandes possibilités. Par rapport aux communications cellulaires traditionnelles, le PCS présente plusieurs avantages. Premièrement, il est entièrement numérique, ce qui offre des taux de transfert de données plus élevés et facilite l'utilisation des technologies de compression des données. Deuxièmement, la gamme de fréquences utilisée pour le PCS (1 850-2 200 MHz) permet de réduire le coût de l'infrastructure de communication. (Étant donné que les dimensions globales des antennes des stations de base PCS sont plus petites que les dimensions globales des antennes des stations de base des réseaux cellulaires, leur production et leur installation sont moins chères).

En théorie, le système mobile aux États-Unis fonctionne sur deux bandes de fréquences : 824 et 894 MHz ; PCS fonctionne à 1 850 et 1 990 MHz. Et comme ce service est basé sur la norme TDMA, le PCS dispose de 8 plages horaires et l'espacement des canaux est de 200 KHz, contre les trois plages horaires habituelles et 30 KHz entre les canaux.

La 3G est la dernière technologie en matière de communications mobiles. 3G signifie que le téléphone appartient à la troisième génération - la première génération est constituée de téléphones mobiles analogiques, la seconde est numérique. La technologie 3G est utilisée dans les téléphones mobiles multimédias, communément appelés smartphones. Ces téléphones disposent de plusieurs bandes et d'un transfert de données à haut débit.

La 3G utilise plusieurs standards mobiles. Les trois plus courants sont :

CDMA2000 est un développement ultérieur de la norme CDMA One de 2e génération.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - broadband CDMA) est la technologie d'interface radio choisie par la plupart des opérateurs cellulaires pour fournir un accès radio haut débit afin de prendre en charge les services 3G.
TD-SCDMA (English Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) est une norme chinoise pour les réseaux mobiles de troisième génération.

Le réseau 3G peut transférer des données à des vitesses allant jusqu'à 3 Mbps (il ne faut donc que 15 secondes environ pour télécharger une chanson MP3 d'une durée de 3 minutes). À titre de comparaison, regardons les téléphones mobiles de deuxième génération : le téléphone 2G le plus rapide peut atteindre des vitesses de transfert de données allant jusqu'à 144 Kb/s (il faut environ 8 heures pour télécharger une chanson de 3 minutes). Le transfert de données 3G à haut débit est tout simplement idéal pour télécharger des informations depuis Internet, envoyer et recevoir des fichiers multimédias volumineux. Les téléphones 3G sont une sorte de mini-ordinateur portable capable de gérer de grandes applications, telles que le streaming vidéo depuis Internet, l'envoi et la réception de fax et le téléchargement de messages électroniques avec des applications.

Bien entendu, cela nécessite des stations de base qui transmettent des signaux radio d’un téléphone à l’autre.

Les stations de base pour téléphones portables sont des structures en métal moulé ou en treillis qui s'élèvent à des centaines de pieds dans les airs. Cette photo montre une tour moderne qui « dessert » 3 opérateurs mobiles différents. Si vous regardez la base des stations de base, vous remarquerez que chaque opérateur mobile a installé son propre équipement, qui prend aujourd'hui très peu de place (au pied des tours plus anciennes, de petites salles étaient construites pour un tel équipement).

Station de base. photo de http://www.prattfamily.demon.co.uk

Un émetteur et un récepteur radio sont placés à l'intérieur d'un tel bloc, grâce auquel la tour communique avec les téléphones portables. Les radios sont reliées à l'antenne de la tour par plusieurs câbles épais. Si vous regardez attentivement, vous remarquerez que la tour elle-même, tous les câbles et équipements des entreprises à la base des stations de base sont bien mis à la terre. Par exemple, une plaque à laquelle sont attachés des fils verts est un plan de masse en cuivre.

Un téléphone mobile, comme tout autre appareil électronique, peut rencontrer des problèmes :

Le plus souvent, il s'agit notamment de la corrosion des pièces causée par l'humidité pénétrant dans l'appareil. Si de l'humidité pénètre dans votre téléphone, vous devez vous assurer qu'il est complètement sec avant de l'allumer.
Des températures excessives (par exemple dans une voiture) peuvent endommager la batterie ou le circuit électronique du téléphone. Si la température est trop basse, l'écran peut s'éteindre.
Les téléphones mobiles analogiques sont souvent confrontés au problème du « clonage ». Un téléphone est considéré comme « cloné » lorsqu’une personne intercepte son numéro d’identification et peut appeler gratuitement d’autres numéros.

Voici comment fonctionne le « clonage » : Avant d'appeler quelqu'un, votre téléphone transmet ses codes ESN et MIN au réseau. Ces codes sont uniques et c'est grâce à eux que l'entreprise sait à qui adresser la facture des appels. Lorsque votre téléphone transmet des codes MIN/ESN, quelqu'un peut les entendre (à l'aide d'un appareil spécial) et les intercepter. Si ces codes sont utilisés sur un autre téléphone mobile, vous pouvez alors passer des appels à partir de celui-ci de manière totalement gratuite, puisque le propriétaire de ces codes paiera la facture.

Nous utilisons tous des téléphones portables, mais personne ne pense rarement à leur fonctionnement ? Dans cet article nous allons tenter de comprendre comment fonctionne réellement la communication avec votre opérateur mobile.

Lorsque vous appelez votre interlocuteur, ou que quelqu'un vous appelle, votre téléphone est connecté via un canal radio à une des antennes du voisin. station de base (BS, BS, Station de base).Chaque station de base cellulaire (dans le langage courant - tours cellulaires) comprend de un à douze émetteurs-récepteurs antennes, ayant des directions dans différentes directions afin de fournir des communications de haute qualité aux abonnés à leur portée. Les experts dans leur jargon appellent de telles antennes "secteurs", qui sont des structures rectangulaires grises que l'on peut voir presque tous les jours sur les toits des bâtiments ou sur des mâts spéciaux.

Le signal d'une telle antenne est fourni par câble directement à l'unité de commande de la station de base. La station de base est un ensemble de secteurs et une unité de contrôle. Dans ce cas, une certaine partie d'une agglomération ou d'un territoire est desservie par plusieurs stations de base connectées à une unité spéciale - contrôleur de zone locale(abrégé BAC, Contrôleur de secteur local ou simplement "contrôleur"). En règle générale, un contrôleur regroupe jusqu'à 15 stations de base dans une certaine zone.

De leur côté, les contrôleurs (il peut aussi y en avoir plusieurs) sont connectés au bloc principal - Centre de commutation de services mobiles (MSC), qui, pour simplifier la perception, est généralement appelé simplement "changer". Le commutateur, à son tour, fournit une entrée et une sortie à toutes les lignes de communication, tant cellulaires que filaires.

Si vous affichez ce qui est écrit sous forme de schéma, vous obtenez ce qui suit :
Les réseaux GSM à petite échelle (généralement régionaux) ne peuvent utiliser qu'un seul commutateur. Les grands, comme nos « Big Three » opérateurs MTS, Beeline ou MegaFon, qui servent simultanément des millions d'abonnés, utilisent plusieurs appareils MSC interconnectés.

Voyons pourquoi un système aussi complexe est nécessaire et pourquoi il est impossible de connecter directement les antennes des stations de base au commutateur ? Pour ce faire, vous devez parler d'un autre terme appelé en langage technique remettre. Il caractérise le transfert de services dans les réseaux mobiles selon le principe de la course à relais. En d'autres termes, lorsque vous vous déplacez dans la rue à pied ou dans un véhicule et que vous parlez au téléphone, afin que votre conversation ne soit pas interrompue, vous devez rapidement passer votre appareil d'un secteur BS à un autre, de la zone de couverture de ​​une station de base ou une zone locale du contrôleur à une autre, etc. Par conséquent, si les secteurs des stations de base étaient connectés directement au switch, il devrait effectuer lui-même cette procédure de handover de tous ses abonnés, et le switch a déjà suffisamment de tâches. Par conséquent, pour réduire le risque de pannes d'équipements associées à ses surcharges, la conception des réseaux cellulaires GSM est mise en œuvre selon un principe multi-niveaux.

En conséquence, si vous et votre téléphone passez de la zone de service d'un secteur BS à la zone de couverture d'un autre, alors ce mouvement est effectué par l'unité de contrôle de cette station de base, sans toucher plus « haut- "classement" - LAC et MSC. Si le transfert se produit entre différentes BS, alors le LAC prend le relais, etc.

Le commutateur n'est rien de plus que le principal « cerveau » des réseaux GSM, son fonctionnement mérite donc d'être examiné plus en détail. Un commutateur de réseau cellulaire assume à peu près les mêmes tâches qu'un PBX dans les réseaux des opérateurs filaires. C'est lui qui comprend où vous appelez ou qui vous appelle, régule le fonctionnement des services complémentaires et, en fait, décide si vous pouvez actuellement passer votre appel ou non.

Voyons maintenant ce qui se passe lorsque vous allumez votre téléphone ou votre smartphone ?

Ainsi, vous avez appuyé sur le « bouton magique » et votre téléphone s’est allumé. Il y a un numéro spécial sur la carte SIM de votre opérateur mobile appelé IMSI - Numéro d'identification d'abonné international. C'est un numéro unique pour chaque carte SIM non seulement pour votre opérateur MTS, Beeline, MegaFon, etc., mais un numéro unique pour tous les réseaux mobiles du monde ! C’est ainsi que les opérateurs différencient les abonnés les uns des autres.

Au moment où vous allumez le téléphone, votre appareil envoie ce code IMSI à la station de base, qui le transmet ensuite au LAC, qui, à son tour, l'envoie au commutateur. Dans le même temps, deux appareils supplémentaires connectés directement au switch entrent en jeu - HLR (registre de localisation domestique) Et VLR (registre de localisation des visiteurs). Traduit en russe, c'est donc Registre des abonnés à domicile Et Registre des abonnés invités. HLR stocke l'IMSI de tous les abonnés sur son réseau. Le VLR contient des informations sur les abonnés qui utilisent actuellement le réseau de cet opérateur.

Le numéro IMSI est transmis au HLR à l'aide d'un système de cryptage (un autre appareil est responsable de ce processus AuC - Centre d'authentification). Dans le même temps, HLR vérifie si un abonné avec un numéro donné existe dans sa base de données, et si le fait de son existence est confirmé, le système vérifie s'il peut actuellement utiliser les services de communication ou, par exemple, s'il dispose d'un blocage financier. Si tout est normal, cet abonné est envoyé vers VLR et a ensuite la possibilité de passer des appels et d'utiliser d'autres services de communication.

Pour plus de clarté, nous affichons cette procédure à l’aide d’un schéma :

Ainsi, nous avons brièvement décrit le principe de fonctionnement des réseaux cellulaires GSM. En fait, cette description est assez superficielle, car... Si nous approfondissons les détails techniques, le matériel s'avérerait beaucoup plus volumineux et beaucoup moins compréhensible pour la plupart des lecteurs.

Dans la deuxième partie, nous continuerons notre connaissance du fonctionnement des réseaux GSM et examinerons comment et pour quoi l'opérateur débite les fonds de notre compte.

connexion mobile- il s'agit d'une communication radio entre abonnés dont la localisation d'un ou plusieurs d'entre eux change. Un type de communication mobile est la communication cellulaire.

cellulaire- l'un des types de communications radio basés sur un réseau cellulaire. Caractéristique clé : la zone de couverture totale est divisée en cellules déterminées par les zones de couverture stations de base. Les cellules se chevauchent et forment ensemble un réseau. Sur une surface idéale, la zone de couverture d'une station de base est un cercle, le réseau qui la compose ressemble donc à des cellules avec cellules hexagonales.

Principe de fonctionnement de la communication cellulaire

Voyons d’abord comment un appel est passé sur un téléphone mobile. Dès que l'utilisateur compose un numéro, le combiné (HS - Hand Set) commence à rechercher la station de base la plus proche (BS - Base Station) - l'émetteur-récepteur, l'équipement de contrôle et de communication qui constitue le réseau. Il se compose d'un contrôleur de station de base (BSC - Base Station Controller) et de plusieurs répéteurs (BTS - Base Transceiver Station). Les stations de base sont contrôlées par un centre de commutation mobile (MSC - Mobile Service Center). Grâce à la structure cellulaire, les répéteurs couvrent la zone avec une zone de réception fiable dans un ou plusieurs canaux radio avec un canal de service supplémentaire par lequel la synchronisation s'effectue. Plus précisément, le protocole d'échange entre l'appareil et la station de base est convenu par analogie avec la procédure de synchronisation du modem (handshacking), au cours de laquelle les appareils s'accordent sur la vitesse de transmission, le canal, etc. Lorsque l'appareil mobile trouve une station de base et que la synchronisation se produit, le contrôleur de station de base forme une liaison duplex intégral avec le centre de commutation mobile via le réseau fixe. Le centre transmet des informations sur le terminal mobile à quatre registres : le registre de couche visiteur (VLR), le registre de couche domicile (HRL) et le registre d'abonné ou d'authentification (AUC et registre d'identification d'équipement (EIR - Equipment Identification Register). Ces informations sont uniques et se trouvent dans la boîte en plastique de l'abonnement. Télécarte ou module microélectronique (SIM - Subscriber Identity Module), qui permet de vérifier l’éligibilité et la tarification de l’abonné. Contrairement aux téléphones fixes, pour lesquels vous êtes facturé en fonction de la charge (le nombre de canaux occupés) provenant d'une ligne d'abonné fixe, les frais d'utilisation des communications mobiles ne sont pas facturés à partir du téléphone que vous utilisez, mais à partir de la carte SIM. , qui peut être inséré dans n'importe quel appareil.

La carte n'est rien de plus qu'une puce flash ordinaire, réalisée à l'aide d'une technologie intelligente (SmartVoltage) et disposant de l'interface externe nécessaire. Il peut être utilisé dans n'importe quel appareil, et l'essentiel est que la tension de fonctionnement corresponde : les premières versions utilisaient une interface de 5,5 V, tandis que les cartes modernes ont généralement 3,3 V. Les informations sont stockées selon la norme d'un identifiant international unique d'abonné (IMSI - International Mobile Subscriber Identification), ce qui élimine la possibilité de "doubles" - même si le code de la carte est sélectionné accidentellement, le système exclura automatiquement la fausse carte SIM, et vous n'aurez pas à payer par la suite pour les appels d'autres personnes. Lors du développement de la norme de protocole de communication cellulaire, ce point a été initialement pris en compte, et désormais chaque abonné dispose de son propre et unique numéro d'identification au monde, codé lors de la transmission avec une clé de 64 bits. De plus, par analogie avec les brouilleurs conçus pour crypter/déchiffrer les conversations en téléphonie analogique, le codage 56 bits est utilisé dans les communications cellulaires.

Sur la base de ces données, l'idée du système sur l'utilisateur mobile se forme (son emplacement, son statut sur le réseau, etc.) et la connexion s'établit. Si au cours d'une conversation un utilisateur mobile passe de la zone de couverture d'un répéteur à la zone de couverture d'un autre, ou même entre les zones de couverture de différents contrôleurs, la connexion n'est pas interrompue ni détériorée, puisque le système sélectionne automatiquement le station de base avec laquelle la connexion est meilleure. En fonction de la charge du canal, le téléphone sélectionne entre un réseau 900 et 1 800 MHz, et la commutation est possible même pendant une conversation, complètement inaperçue pour l'orateur.

Un appel depuis un réseau téléphonique ordinaire vers un utilisateur mobile s'effectue dans l'ordre inverse : d'abord, l'emplacement et le statut de l'abonné sont déterminés sur la base de données constamment mises à jour dans les registres, puis la connexion et la communication sont maintenues.

Les systèmes de communication radio mobile sont construits selon un schéma point-multipoint, puisque l'abonné peut être localisé en n'importe quel point de la cellule contrôlée par la station de base. Dans le cas le plus simple de transmission circulaire, la puissance d'un signal radio en espace libre diminue théoriquement en proportion inverse du carré de la distance. Cependant, dans la pratique, le signal s'atténue beaucoup plus rapidement - dans le meilleur des cas, proportionnellement au cube de la distance, car l'énergie du signal peut être absorbée ou réduite par divers obstacles physiques, et la nature de ces processus dépend fortement de la fréquence de transmission. . Lorsque la puissance diminue d'un ordre de grandeur, la surface couverte de la cellule diminue de deux ordres de grandeur.

"PHYSIOLOGIE"

Les raisons les plus importantes d’une atténuation accrue du signal sont les zones d’ombre créées par les bâtiments ou les élévations naturelles de la zone. Des études sur les conditions d'utilisation des communications radio mobiles en ville ont montré que même à des distances très proches, les zones d'ombre permettent une atténuation allant jusqu'à 20 dB. Une autre cause importante d’atténuation est le feuillage des arbres. Par exemple, à une fréquence de 836 MHz en été, lorsque les arbres sont couverts de feuilles, le niveau du signal reçu est environ 10 dB inférieur à celui au même endroit en hiver, lorsqu'il n'y a pas de feuilles. L'évanouissement des signaux provenant des zones d'ombre est parfois qualifié de lent en termes de conditions de réception en mouvement lors de la traversée d'une telle zone.

Un phénomène important qui doit être pris en compte lors de la création de systèmes de communication radio mobile cellulaire est la réflexion des ondes radio et, par conséquent, leur propagation par trajets multiples. D'une part, ce phénomène est utile, car il permet aux ondes radio de contourner les obstacles et de se propager derrière les bâtiments, dans les garages souterrains et les tunnels. Mais d'un autre côté, la propagation par trajets multiples pose des problèmes aussi difficiles pour les communications radio qu'un retard de signal prolongé, un évanouissement de Rayleigh et une aggravation de l'effet Doppler.

L'étirement du retard du signal se produit du fait qu'un signal passant le long de plusieurs chemins indépendants de longueurs différentes est reçu plusieurs fois. Par conséquent, une impulsion répétée peut dépasser l'intervalle de temps qui lui est imparti et fausser le caractère suivant. La distorsion provoquée par un retard prolongé est appelée interférence intersymbole. Sur de courtes distances, le délai prolongé n'est pas dangereux, mais si la cellule est entourée de montagnes, le délai peut s'étendre sur plusieurs microsecondes (parfois 50 à 100 μs).

L'évanouissement de Rayleigh est provoqué par les phases aléatoires avec lesquelles les signaux réfléchis arrivent. Si, par exemple, les signaux directs et réfléchis sont reçus en antiphase (avec un déphasage de 180°), alors le signal total peut être atténué presque jusqu'à zéro. L'évanouissement de Rayleigh pour un émetteur et une fréquence données est quelque chose comme des « creux » d'amplitude qui ont des profondeurs différentes et sont distribués de manière aléatoire. Dans ce cas, avec un récepteur fixe, l'évanouissement peut être évité simplement en déplaçant l'antenne. Lorsqu’un véhicule est en mouvement, des milliers de « creux » se produisent chaque seconde, c’est pourquoi l’évanouissement qui en résulte est appelé rapide.

L'effet Doppler se manifeste lorsque le récepteur se déplace par rapport à l'émetteur et consiste en un changement de fréquence de l'oscillation reçue. Tout comme l'inclinaison d'un train ou d'une voiture en mouvement apparaît légèrement plus élevée à un observateur stationnaire lorsque le véhicule s'approche et légèrement plus basse lorsqu'il s'éloigne, la fréquence d'une transmission radio change à mesure que l'émetteur-récepteur se déplace. De plus, avec la propagation du signal par trajets multiples, des rayons individuels peuvent produire simultanément un décalage de fréquence dans un sens ou dans l’autre. En conséquence, grâce à l'effet Doppler, une modulation aléatoire de la fréquence du signal transmis est obtenue, tout comme une modulation aléatoire de l'amplitude se produit en raison de l'évanouissement de Rayleigh. Ainsi, en général, la propagation par trajets multiples crée de grandes difficultés dans l'organisation des communications cellulaires, notamment pour les abonnés mobiles, qui sont associées à un évanouissement lent et rapide de l'amplitude du signal dans un récepteur en mouvement. Ces difficultés ont été surmontées grâce à la technologie numérique, qui a permis de créer de nouvelles méthodes de codage, de modulation et d'égalisation des caractéristiques des canaux.

"ANATOMIE"

La transmission des données s'effectue via des canaux radio. Le réseau GSM fonctionne dans les bandes de fréquences 900 ou 1800 MHz. Plus précisément, par exemple, dans le cas de la bande 900 MHz, l'abonné mobile émet sur une des fréquences comprises dans la gamme 890-915 MHz, et reçoit sur une fréquence comprise dans la gamme 935-960 MHz. Pour les autres fréquences le principe est le même, seules les caractéristiques numériques changent.

Par analogie avec les chaînes satellite, la direction de transmission de l'appareil de l'abonné à la station de base est appelée vers le haut (Rise), et la direction de la station de base vers l'appareil de l'abonné est appelée vers le bas (Fall). Dans un canal duplex constitué de sens de transmission montant et descendant, des fréquences différant d'exactement 45 MHz sont utilisées pour chacune de ces directions. Dans chacune des gammes de fréquences ci-dessus, 124 canaux radio sont créés (124 pour la réception et 124 pour la transmission de données, espacés de 45 MHz) d'une largeur de 200 kHz chacun. Ces canaux reçoivent des numéros (N) de 0 à 123. Ensuite, les fréquences des directions amont (F R) et descendante (F F) de chaque canal peuvent être calculées à l'aide des formules : F R (N) = 890+0,2N (MHz) , F F (N) = F R (N) + 45 (MHz).

Chaque station de base peut être dotée de une à 16 fréquences, et le nombre de fréquences et la puissance d'émission sont déterminés en fonction des conditions locales et de la charge.

Dans chacun des canaux de fréquence, auxquels est attribué un numéro (N) et qui occupe une bande de 200 kHz, huit canaux temporels (canaux temporels numérotés de 0 à 7), soit huit intervalles de canaux, sont organisés.

Le système de répartition en fréquence (FDMA) vous permet d'obtenir 8 canaux de 25 kHz, qui, à leur tour, sont divisés selon le principe du système de répartition dans le temps (TDMA) en 8 autres canaux. Le GSM utilise la modulation GMSK et la fréquence porteuse change 217 fois par seconde pour compenser une éventuelle dégradation de la qualité.

Lorsqu'un abonné reçoit un canal, il se voit attribuer non seulement un canal de fréquence, mais également l'un des créneaux de canal spécifiques, et il doit transmettre dans un intervalle de temps strictement imparti, sans le dépasser - sinon des interférences seront créées dans d'autres canaux. Conformément à ce qui précède, l'émetteur fonctionne sous la forme d'impulsions individuelles qui se produisent dans un intervalle de canal strictement désigné : la durée de l'intervalle de canal est de 577 μs et la durée du cycle entier est de 4616 μs. L'attribution à l'abonné d'un seul des huit intervalles de canal permet de diviser dans le temps le processus d'émission et de réception en décalant les intervalles de canal attribués aux émetteurs du dispositif mobile et à la station de base. La station de base (BS) transmet toujours trois intervalles de temps avant l'unité mobile (HS).

Les exigences relatives aux caractéristiques d'une impulsion standard sont décrites sous la forme d'un modèle normatif de modifications de la puissance de rayonnement au fil du temps. Les processus d'activation et de désactivation de l'impulsion, qui s'accompagnent d'un changement de puissance de 70 dB, doivent s'inscrire dans une période de temps de seulement 28 μs, et le temps de travail pendant lequel 147 bits binaires sont transmis est de 542,8 μs. Les valeurs de puissance d'émission​​indiquées dans le tableau précédent se réfèrent spécifiquement à la puissance d'impulsion. La puissance moyenne de l'émetteur s'avère être huit fois moindre, puisque l'émetteur n'émet pas 7/8 du temps.

Considérons le format d'une impulsion standard normale. Cela montre que tous les bits ne transportent pas d'informations utiles : ici, au milieu de l'impulsion, il y a une séquence d'entraînement de 26 bits binaires pour protéger le signal des interférences par trajets multiples. Il s'agit de l'une des huit séquences spéciales facilement reconnaissables dans lesquelles les bits reçus sont correctement positionnés dans le temps. Une telle séquence est clôturée avec des pointeurs à un seul bit (PB - Point Bit), et des deux côtés de cette séquence d'apprentissage se trouvent des informations codées utiles sous la forme de deux blocs de 57 bits binaires, clôturés à leur tour avec des bits de limite ( BB - Border Bit) - 3 bits de chaque côté. Ainsi, une impulsion transporte 148 bits de données, ce qui occupe un intervalle de temps de 546,12 µs. A ce temps s'ajoute une période égale à 30,44 µs de temps de protection (ST - Shield Time), pendant laquelle l'émetteur est « silencieux ». En termes de durée, cette période correspond au temps de transmission de 8,25 bits, mais aucune transmission n'a lieu à cet instant.

La séquence d'impulsions forme un canal de transmission physique, caractérisé par un numéro de fréquence et un numéro d'intervalle de canal temporel. A partir de cette séquence d'impulsions, toute une série de canaux logiques sont organisés, qui diffèrent par leurs fonctions. En plus des canaux transmettant des informations utiles, il existe également un certain nombre de canaux transmettant des signaux de commande. La mise en place de telles chaînes et leur exploitation nécessitent une gestion précise, mise en œuvre par logiciel.

Le téléphone mobile fait partie intégrante d’une société moderne et technologiquement avancée. Malgré le caractère commun et l’apparente simplicité de cet appareil, très peu de gens savent comment fonctionne un téléphone mobile.

Appareil de téléphonie mobile

Les technologies modernes et les progrès constants nous permettent de créer des téléphones dotés d'un grand nombre de fonctions et de capacités. Avec chaque nouveau modèle, les téléphones deviennent plus fins, plus beaux et plus abordables. Malgré la grande variété de modèles et de fabricants, tous ces appareils sont conçus selon le même principe.

Essentiellement, un téléphone mobile est un appareil de réception et de transmission doté d’un récepteur, d’un émetteur et d’une antenne radio dans son corps. Le récepteur reçoit un signal radio, le convertit en impulsions électriques et l'envoie au haut-parleur de votre téléphone sous forme d'ondes électriques. Le haut-parleur convertit ces impulsions électriques en son que nous entendons lorsque nous parlons à l’autre personne.

Le microphone capte votre parole, la convertit en signaux électriques et l'envoie à l'émetteur intégré. La tâche de l'émetteur est de convertir les impulsions électriques en ondes radio et de les transmettre via une antenne à la station la plus proche. L'antenne sert à améliorer la réception et la transmission des ondes radio du téléphone vers la station cellulaire la plus proche.

Comment fonctionne un téléphone fixe ?

La conception d’un téléphone fixe n’est pas très différente de celle d’un téléphone mobile. Dans un téléphone fixe, il n'est pas nécessaire de convertir les impulsions électriques en ondes radio, puisque le contact avec l'abonné s'effectue via un câble téléphonique via un central téléphonique automatique (ATS). La station n'a pas besoin de rechercher un appareil dans sa zone de couverture et lorsque vous composez un numéro, elle vous connecte automatiquement au poste téléphonique sur lequel ce numéro est enregistré.

Comment fonctionne la communication mobile ?

Chacun de nous a la possibilité d'observer visuellement un grand nombre de tours radio situées dans différentes parties de la ville. Ces tours, en règle générale, sont installées aux endroits les plus élevés possibles, sur les toits d'immeubles de grande hauteur, sur des structures d'autres communications ou sur leurs propres tours fixes. Ces tours radio sont appelées stations de base (BS). Vous remarquerez peut-être que dans les villes, de telles stations sont installées beaucoup plus souvent que dans les zones interurbaines. Cela est dû au fait qu'en milieu urbain, il existe de nombreuses interférences naturelles sous la forme de bâtiments en béton et de diverses structures métalliques, qui dégradent considérablement la qualité du signal. Dans le même temps, un plus grand nombre d'abonnés sont concentrés dans les villes, ce qui crée une lourde charge sur le réseau cellulaire et afin de maintenir une bonne qualité de communication, une couverture accrue est nécessaire.

Votre téléphone possède sa propre identification sous la forme du numéro de mobile de votre carte SIM. Lorsqu'il est allumé, le téléphone mobile scanne constamment la zone à la recherche d'un réseau et sélectionne automatiquement la station de base qui offre la meilleure qualité de signal. En même temps, il informe la station de son emplacement et de son état. Ainsi, l'ordinateur central de l'opérateur cellulaire sait toujours quelle station de base le téléphone est couvert et s'il est prêt à recevoir un signal d'appel. Dès qu'une autre personne appelle votre numéro, l'ordinateur détecte votre position et envoie une sonnerie à votre téléphone. Si le téléphone est éteint ou n'est pas à portée de la station de base la plus proche, l'ordinateur vous indique que l'abonné est hors de couverture et ne peut pas recevoir d'appel.

Il est difficilement possible aujourd’hui de trouver une personne qui n’a jamais utilisé de téléphone portable. Mais est-ce que tout le monde comprend comment fonctionnent les communications cellulaires ? Comment ce à quoi nous avons tous pris l’habitude de travailler et de travailler ? Les signaux des stations de base sont-ils transmis par fil ou tout cela fonctionne-t-il différemment ? Ou peut-être que toutes les communications cellulaires fonctionnent uniquement grâce aux ondes radio ? Nous essaierons de répondre à ces questions et à d’autres dans notre article, en laissant la description de la norme GSM hors de son champ d’application.

Au moment où une personne essaie de passer un appel depuis son téléphone portable, ou lorsqu'elle commence à l'appeler, le téléphone est connecté par ondes radio à l'une des stations de base (la plus accessible), à ​​l'une de ses antennes. Les stations de base sont visibles ici et là, en regardant les maisons de nos villes, les toits et les façades des bâtiments industriels, les immeubles de grande hauteur et enfin les mâts rouges et blancs spécialement érigés pour les gares (notamment le long des autoroutes).

Ces stations ressemblent à des boîtes grises rectangulaires, d'où sortent diverses antennes dans des directions différentes (généralement jusqu'à 12 antennes). Les antennes fonctionnent ici à la fois pour la réception et la transmission, et elles appartiennent à l'opérateur cellulaire. Les antennes des stations de base sont orientées dans toutes les directions (secteurs) possibles pour fournir une « couverture réseau » aux abonnés de toutes les directions à une distance allant jusqu'à 35 kilomètres.

L'antenne d'un secteur est capable de desservir jusqu'à 72 appels simultanément, et s'il y a 12 antennes, alors imaginez : 864 appels peuvent, en principe, être desservis par une grande station de base en même temps ! Bien qu'ils soient généralement limités à 432 canaux (72*6). Chaque antenne est reliée par câble à l'unité de contrôle de la station de base. Et des blocs de plusieurs stations de base (chaque station dessert sa propre partie du territoire) sont connectés au contrôleur. Jusqu'à 15 stations de base sont connectées à un contrôleur.

La station de base est, en principe, capable de fonctionner sur trois bandes : le signal 900 MHz pénètre mieux à l'intérieur des bâtiments et des structures et se propage plus loin, cette bande est donc souvent utilisée dans les villages et les champs ; un signal à une fréquence de 1 800 MHz ne va pas si loin, mais plus d'émetteurs sont installés dans un secteur, de sorte que de telles stations sont installées plus souvent dans les villes ; enfin 2100 MHz c'est un réseau 3G.

Bien entendu, il peut y avoir plusieurs contrôleurs dans une zone ou une région peuplée, de sorte que les contrôleurs, à leur tour, sont connectés par des câbles au commutateur. Le but du commutateur est de connecter les réseaux des opérateurs mobiles entre eux et avec les lignes urbaines de communication téléphonique régulière, de communication longue distance et de communication internationale. Si le réseau est petit, un seul commutateur suffit ; s'il est grand, deux commutateurs ou plus sont utilisés. Les interrupteurs sont reliés entre eux par des fils.

Lors du déplacement d'une personne parlant sur un téléphone portable dans la rue, par exemple : elle marche, prend les transports en commun ou conduit une voiture personnelle, son téléphone ne doit pas perdre le réseau pendant un instant et la conversation ne peut pas être interrompu.

La continuité de la communication est obtenue grâce à la capacité d'un réseau de stations de base à faire basculer très rapidement un abonné d'une antenne à une autre lorsqu'il passe de la zone de couverture d'une antenne à la zone de couverture d'une autre (de cellule à cellule). L'abonné lui-même ne remarque pas comment il cesse d'être connecté à une station de base et est déjà connecté à une autre, comment il passe d'antenne en antenne, de station en station, de contrôleur en contrôleur...

Dans le même temps, le commutateur assure une répartition optimale de la charge sur une conception de réseau à plusieurs niveaux afin de réduire le risque de panne d'équipement. Un réseau multi-niveaux est construit comme ceci : téléphone portable - station de base - contrôleur - switch.

Disons que nous passons un appel et que le signal a déjà atteint le standard. Le commutateur transmet notre appel à l'abonné de destination - au réseau de la ville, au réseau de communication international ou longue distance, ou au réseau d'un autre opérateur mobile. Tout cela se produit très rapidement grâce aux canaux de câble à fibre optique à haut débit.

Ensuite, notre appel est dirigé vers le commutateur situé du côté du destinataire de l'appel (celui que nous avons appelé). Le commutateur « récepteur » dispose déjà de données sur l'endroit où se trouve l'abonné appelé, dans quelle zone de couverture du réseau : quel contrôleur, quelle station de base. Ainsi, une étude du réseau commence depuis la station de base, le destinataire est localisé et un appel est reçu sur son téléphone.

L'ensemble de la chaîne d'événements décrits, depuis le moment où le numéro est composé jusqu'au moment où l'appel est entendu au destinataire, ne dure généralement pas plus de 3 secondes. Aujourd’hui, nous pouvons donc appeler partout dans le monde.

Andreï Povny