Сотовый телефон

Со́товый телефо́н — мобильный телефон, предназначенный для работы в сетях сотовой связи; использует радиоприёмопередатчик и традиционную телефонную коммутацию для осуществления телефонной связи на территории зоны покрытия сотовой сети.

В настоящее время сотовая связь — самая распространённая из всех видов мобильной связи, поэтому обычно мобильным телефоном называют именно сотовый телефон, хотя мобильными телефонами, помимо сотовых, являются также спутниковые телефоны, радиотелефоны и аппараты магистральной связи.

Сотовый телефон — сложное высокотехнологичное электронное устройство, включающее в себя: приёмопередатчик на поддиапазоны 1—2 ГГц (GSM) и 2—4 ГГц (UMTS) СВЧ-диапазона, специализированный контроллер управления, цветной/монохромный дисплей, интерфейсные устройства, аккумулятор. Большинство трубок имеет свой уникальный номер, т.н. IMEI — международный идентификатор мобильного устройства). IMEI присваивается при производстве сотового телефона и состоит из 15 цифр, записывается в немодифицируемую часть прошивки телефона. Сам этот номер отпечатан на этикетке телефона под аккумулятором, также на коробке (упаковке) от телефона (под штрих-кодом). В большинстве телефонов его также можно узнать, набрав на клавиатуре код *#06#

Большинство стандартов мобильной связи используют для идентификации абонента SIM-карту. Она представляет собой смарт-карту (пластиковую карточку с запрессованной в неё микросхемой микроконтроллера и памяти) с программным управлением, и также имеет свой уникальный идентификационный номер IMSI (англ. International Mobile Subscriber Identity — международный идентификационный номер подвижного абонента) и индивидуальный цифровой пароль. Напряжение питания SIM-карты — 3,3 В.

В просторечии мобильный телефон именуется как «мобильник», «труба», «мобила», «сотка», «сотик».

История

• В 1947 году исследовательская лаборатория Bell Laboratories (принадлежащая компании AT&T) выступила с предложением создать мобильный телефон.
• В 1957 году Л. И. Куприянович (СССР) создал экспериментальный образец мобильного телефона ЛК-1 весом 3 кг и базовую станцию к нему, связанную с ГТС. В последующих образцах 1958 года вес мобильных телефонов был снижен до 0,5 кг.
• В 1966 году Болгария представила на выставке «Интероргтехника-66» промышленный образец прообраза микросотовых сетей — мобильные телефоны РАТ-0,5 и АТРТ-0,5 и базовую станцию РАТЦ-10 на 6 абонентов.
• В 1973 году был выпущен первый прототип портативного сотового телефона — Motorola DynaTAC. Считается, что первый звонок по этому телефону был сделан 3 апреля 1973 г., когда его изобретатель, сотрудник Motorola Мартин Купер (en:Martin Cooper) позвонил конкуренту из AT&T Джоэлю Энгелю (en:Joel Engel). DynaTAC весил около 1,15 кг и имел размер 22,5×12,5×3,75 см. На его передней панели было расположено 12 клавиш, из них 10 цифровых и две для отправки вызова и прекращения разговора. У DynaTAC-а отсутствовал дисплей и не было никаких дополнительных функций. В режиме ожидания он мог работать до восьми часов, в режиме разговора около часа (по другим данным, 35 минут), заряжать его приходилось чуть более 10 часов. До 1983 года было создано 5 прототипов DynaTac.
• В 1981 в качестве единого стандарта для Швеции, Финляндии, Норвегии, Дании, Исландии и Саудовской Аравии был принят NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) с рабочей частотой 450 МГц.
• В 1983 году в США исследовательский центр Bell Laboratories ввёл в эксплуатацию систему связи на базе стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service).
• В 1984 году в продаже появилась итоговая модель DynaTAC 8000X. Потребителей настолько поразила возможность всегда оставаться на связи при помощи портативного телефона, что в очередь на приобретение DynaTAC 8000X записывались тысячи человек, несмотря на внушительную первоначальную цену новинки — 3995 долларов.
• В 1985 году в Великобритании в качестве национального стандарта принята система ETACS (Enhanced Total Access Communications System), основанная на технологии AMPS.
• В 1989 году был выпущен сотовый телефон Motorola MicroTAC с флипом (микрофон его размещался в этой откидывающейся крышке).
• В 1990 году в США утверждён новый национальный стандарт цифровой связи IS-54 (D-AMPS).
• 1990 — в США Qualcomm начала исследования нового вида связи, основанного на технологии кодового разделения сигналов по частоте, CDMA (Code Division Multiple Access).
• 9 сентября 1991 в СССР появился первый оператор сотовой связи стандарта NMT-450 — ЗАО «Дельта Телеком». Цена телефона Mobira - MD 59 NB2 (весом около 3 кг) с подключением составляла около $4000. Минута разговора стоила около $1. За первые четыре года работы «Дельта Телеком» подключила 10 000 абонентов.
• 1992 — начало эпохи GSM, в Германии запущена в коммерческую эксплуатацию система связи на основе этой технологии.
• 1993 — произведён первый сотовый телефон со встроенными часами Benefon Beta.
• 1994 год — в России начал работу GSM-оператор — «Северо-Западный GSM».
• 1995 год — в Китае заработала первая в мире система связи стандарта CDMA (IS-95)
• 1996 год — выпущен первый сотовый телефон в форм-факторе «раскладушка» — Motorola StarTAC. Этот телефон пользовался большим успехом в США и Европе.
• 1996 — начато производство Siemens S10 первого телефона с цветным дисплеем (3 цвета, 8 оттенков) и диктофоном.
• 1996 — первый коммуникатор (Nokia Communicator), включающий в себя широкий спектр функций, среди которых факс и электронная почта.
• 1997 год — выпущен сотовый телефон Philips Spark, способный работать 350 часов без подзарядки.
• 1998 год — первый мобильный телефон с сенсорным дисплеем — Sharp PMC-1 Smart-phone.
• 1998 — Siemens S10 Active — первый мобильный телефон в защищённом корпусе.
• 1999 год — выпущен телефон с поддержкой технологии WAP — Nokia 7110.
• 1999 — Siemens SL10 — первый мобильный телефон в форм-факторе слайдер.
• 1999 — выпущен сотовый телефон с возможностью использования двух SIM-карт Benefon Twin+.
• 2000 год — первый сотовый телефон с поддержкой технологии Internet Times (Swatch) — Ericsson T20.
• 2000 — первый сотовый телефон, имеющий GPS-приёмник — Benefon ESC.
• 2000 — первый сотовый телефон, с полифонией (Sony J5)
• 2000 — японская компания Sharp совместно с оператором сотовой связи J-Phone выпустила первые сотовые телефоны со встроенной фотокамерой (первый телефон серии — Sharp J-SH04)[1].
• 2000 — первый сотовый телефон c MP3-плеером и поддержкой карт памяти MultiMediaCard Siemens SL45
• В 2001 году — первый сотовый телефон, разработанный специально для женщин — Samsung SGH-A400.
• 2001 — японская NTT DoCoMo запускает сеть связи 3G.
• 2001 год появился первый телефон с поддержкой Java — Siemens SL45i
• В 2002 году был выпущен первый сотовый телефон в форм-факторе ротатор — Motorola V70.
• 2002 год — компания Ericsson выпустила первый мобильный телефон с поддержкой технологии Bluetooth.
• 2002 год — компания ЗАО «Дельта Телеком» запустила первую в России сеть современного стандарта CDMA-450.
• 2002 год — выпущен первый сотовый телефон с поддержкой EDGE — Nokia 6200 (Nokia 6220).
• В 2003 году в России насчитывалось свыше 30 млн сотовых абонентов.
• Первый сотовый телефон с внутренним OLED-дисплеем был выпущен фирмой Sanyo.
• Первый сотовый телефон с внешним OLED-дисплеем Fujitsu F504i.
• 2007 год — анонсирован Apple iPhone.
• В 2009 году в продажу поступил телефон с камерой 12.1Мп — Samsung Pixon12 M8910.
• На август 2010 года в России насчитывалось свыше 216 млн сотовых абонентов

Работа телефона в сотовой сети

Сотовая сеть состоит из базовых станций (многочастотные УКВ приемопередатчики), распределенных по всей зоне покрытия сотовой сети и коммутаторов. Сотовый телефон прослушивает эфир, находит сигнал от базовой станции и посылает ей уникальный IMSI SIM-карты, а также уникальный IMEI телефона.

Компьютер сети проверяет подлинность абонента, передав на мобильный телефон случайный номер, который SIM-карта обрабатывает по специальному алгоритму и посылает результат на ближайшую базовую станцию. Базовая станция передает информацию в управляющий компьютер, где сверяются код с мобильного телефона и вычисленный компьютером. При совпадении мобильному телефону разрешается доступ в сеть. Надежность идентификации считается достаточно высокой.

Сотовый телефон и базовая станция поддерживают постоянный радиоконтакт. При перемещениях сотовый телефон периодически переключается с одной базовой станции на другую, выбирая станцию, от которой исходит более мощный сигнал. Этот процесс происходит, даже если телефон находится в режиме ожидания, и разговор не ведется.

Компьютер сети всегда знает, с какой базовой станцией данный мобильный телефон поддерживает устойчивую радиосвязь. Запоминая текущее время и номер базовой станции, компьютер хранит время переговоров и место нахождения абонента.

Украденный сотовый телефон могут находить по его идентификатору IMEI, независимо от того, какая SIM-карта в нём установлена. Во многих аппаратах можно сменить IMEI, используя различные незаконные способы.

Связь телефона со станцией может проводиться по множеству цифровых протоколов, которые можно разделить на семейства. Главные из них: (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS. Устаревшие аналоговые протоколы — (AMPS, NAMPS, NMT-450).

Большинство современных сотовых телефонов могут работать в нескольких стандартах, что позволяет пользоваться услугами роуминга в разных сотовых сетях. Большинство GSM-телефонов, используемых в России, поддерживают протоколы GSM-900 и GSM-1800, многие работают также в сетях GSM-850 и GSM-1900. Почти все UMTS-телефоны могут работать в сетях GSM.

Было сообщение в СМИ о проекте сотового телефона, которым можно пользоваться, примерно как рацией, — если абоненты находятся недалеко друг от друга, такой телефон обеспечит связь между ними, не используя коммутационную технику сотового оператора, — за такой разговор не придётся платить сотовому оператору.

Типы сотовых телефонов

Motorola DynaTAC — первый мобильный телефон, сертифицированный FCC

Помимо обычных сотовых телефонов существуют такие разновидности как:

• Камерофон — мобильные телефоны с функцией фотоаппарата и/или видеокамеры. В настоящее время данное название практически вышло из обихода в первоначальном понимании, поскольку большинство современных аппаратов оснащено встроенными фото/видеокамерами. Тем не менее, так часто называют мультимедийные телефоны с расширенными фотовозможностями (в частности, телефоны с высоким качеством камеры).

• Мультимедийный телефон (плеерфон, мьюзикфон, музыкальный телефон) — специализированные мобильные телефоны с расширенными возможностями воспроизведения аудио- и видеофайлов и т. п.. Этот термин, как и «камерофон», выходит из употребления, поскольку большая часть современных средних по цене аппаратов может проигрывать цифровые фонограммы и оснащается разъёмом для карты памяти. Тем не менее, в ряде мультимедийных телефонов упор делается именно на аудиовозможностях (например, Sony Ericsson серии W (Walkman) со встроенным плеером, Motorola серии W, являющиеся в основном бюджетными телефонами, за некоторыми исключениями).

Nokia 6680, пример смартфона 2005 года

• Смартфон — мобильный телефон с полноценной перационной системой [Symbian OS, Windows Mobile, Palm OS, GNU/Linux, Android, Apple iOS, MeeGo и др.). Такие телефоны позволяют устанавливать любые новые программы, поддерживаемые данной операционной системой и расширяющие их функциональность: IM-клиенты, офисные пакеты, органайзеры, аудио и видеопроигрыватели, программы управления звонками, браузеры и т. д. Для смартфонов существуют и вирусы (в то время как возможность внедрения в обычные телефоны деструктивного кода весьма затруднительна, в силу закрытости ОС).

• Коммуникатор — карманный персональный компьютер (КПК) с функциями мобильного телефона. Иная ветвь мобильных устройств, по отношению к смартфонам, но имеющая тенденцию к сближению между ними (в настоящее время функциональность и тех и других в целом сходится). Как и смартфоны, работают под управлением операционных систем, открытых для разработки сторонних приложений. Возможности смартфонов и коммуникаторов, как и любых «старших» компьютеров, зависят от установленных программ и «железа».

• Бизнес-телефон — телефон со специализированными функциями для корпоративных пользователей. Такие телефоны позволяют просматривать текстовые документы и электронные таблицы, работать с электронной почтой, синхронизировать данные органайзера с корпоративным сервером и т. п. Значительная часть бизнес-телефонов является смартфонами или коммуникаторами, часто встречаются устройства с QWERTY-клавиатурой. Иногда такие телефоны, обладая значительной функциональностью, лишены фотокамеры (для организаций с повышенными требованиями безопасности).

• Имиджевый телефон — телефоны, главная особенность которых — стильный внешний вид и броская функциональность (в частности — автоматизированное раскрытие). В имиджевых телефонах часто применяются необычные форм-факторы и стильные (и дорогостоящие) материалы — при изготовлении таких телефонов для отделки корпуса нередко используются благородные металлы и драгоценные камни. Функциональность таких устройств обычно невысока, хотя, в виде исключения, среди них встречаются смартфоны и коммуникаторы. Примером имиджевых телефонов являются модели от Vertu, хотя таковые обычно имеются и в линейках моделей у многих производителей.

• Одноразовый телефон — телефон, обладающий базовой функциональностью (зачастую без дисплея и даже SIM-карты, некоторые в формате кредитной карты), предназначенный для звонков до исчерпания баланса или до окончания заряда батарей, далее выбрасываемый или утилизируемый.

Функции сотовых телефонов

Помимо основной своей функции, а именно телефонной связи, современные сотовые телефоны имеют множество дополнительных:

Базовые

• телефонный справочник
• голосовое управление
• вибровызов («виброзвонок») — полезен в зашумлённых местах, или же там, где нельзя нарушать тишину
• сменные мелодии звонков (чаще всего форматов MIDI, MMF, WAV, MP3 и AAC)
• подключение гарнитуры (Hands Free) (наушники + микрофон)
• громкоговорящая связь («громкая связь»)
• часы
• будильник
• секундомер
• таймер
• календарь
• калькулятор
• хранение данных (встроенная флэш-память, поддержка сменных карт флэш-памяти (MMC,RS MMC, SD, Memory Stick, MicroSD, Memory Stick Micro, Mini SD и др.), также жёсткий диск)
• игры и приложения (на Java (J2ME), Brew, Android, Windows Mobile)

Деловые

• инженерный калькулятор
• конвертер валют
• диктофон
• органайзер
• конференц-связь — в этом режиме могут разговаривать несколько человек (для работы функции необходима поддержка функции оператора)
• Органайзер паролей — возможность записать несколько паролей и скрыть их под единым паролем

Мультимедийные

• радиоприёмник
• музыкальный проигрыватель
• видеопроигрыватель
• ТВ-тюнер
• караоке (LG F1200)
• цифровой фотоаппарат, цифровая видеокамера (см. камерафон)
• простые графические и видеоредакторы
• TrackID — сервис, встроенный в телефоны Sony Ericsson (серия Walkman (начиная с W810), K-серия), позволяющий узнать название и исполнителя музыкального произведения
• Функция получения некоторой информации от радиостанции (RDS)

Обмен сообщениями

• SMS — служба коротких сообщений SMS (Short Message Service)
• EMS — служба расширенных сообщений EMS (Enhanced Message Service — расширение SMS, позволяющее форматировать текст, добавлять смайлик, черно-белые (а иногда и цветные) изображения, звуки и простые мелодии)
• MMS — служба мультимедийных сообщений MMS (Multimedia Messaging Service позволяет добавлять в сообщения звук, изображение (напр. фотографию) или небольшой видеоролик.
• Встроенный или дополнительно устанавливаемый IM-клиент
• CB (Cell Broadcast) — приём информационных сообщений от оператора

Обмен данными

• через факс
• через модем (в том числе доступ в Интернет, по протоколам CSD, GPRS, EDGE, HSDPA, EV-DO, Wi-Fi, WiMAX и др.)
• через встроенный WAP-браузер
• через встроенный или дополнительно устанавливаемый Веб-браузер
• через средства для работы с электронной почтой
• через дата-кабель
• через ИК порт
• через Bluetooth
• через WiFi
• через NFC

Прочие функции

Иногда производители сотовых телефонов включают в них и более экзотические функции:

• GPS
• Push-to-talk (PTT) — в этом режиме телефон имитирует портативную рацию
• фонарик
• фотокамера (присутствует во всех новых телефонах)
• принтер (Polaroid HS-RSS)
• сканер изображений
• компас
• сканер отпечатков пальцев (Pantech GI100)
• преобразование речи в текст и наоборот (некоторые аппараты Samsung и Nokia)
• видеокамера (присутствует во всех новых телефонах)
• Location-based services
• Солнечная панель (Samsung S7550 Blue Earth) (позволяет заряжать телефон от солнца, 1 час = 10 мин разговора)
• Шагометр (Samsung S7550 Blue Earth) (количество сохраненных деревьев, потраченной энергии, уменьшение выброса CO2)
• ТВ-тюнер (аналоговый или цифровой)(многие китайские модели)
• Проектор встроенный в телефон (многие китайские модели, а также фирменные)
• Телефон-Часы (многие китайские модели)
• iFan зарядка iPhone силой ветра (крепится на руль велосипеда)
• Тепло-генератор встроенный в телефон Nokia E-Cu (концепт)

Вопросы безопасности

Влияние на здоровье

В настоящее время в мировой научной литературе опубликовано огромное число исследований по теме влияния излучения беспроводных приборов на здоровье. Среди них самое масштабное международное эпидемиологическое исследование INTERPHONE (в 2002—2011) под эгидой Всемирной организации здравоохранения, которое должно было показать, может ли глобальное использование приборов беспроводной связи приводить к развитию различных видов малигнизации (развитию онкологических болезней). Итогом этого исследования стал вывод, что продолжительное использование (например, разговор по сотовому телефону по 30 минут в день в течение 7-10 лет) может приводить к значительному повышению риска малигнизации. Согласно решению Всемирной Организации Здравоохранения и Международного агентства по изучению рака от 31 мая 2011 года излучение сотовых телефонов было классифицировано как «возможно канцерогенный для человека» фактор, в одной группе с хлороформом, охратоксином А и т. д.

Нагрев, связанный с работой радиопередатчика, намного меньше, чем, например, нагрев на cолнце. Но роговица глаза не имеет механизма терморегуляции, поэтому некоторые исследования говорят об опасности возникновения катаракты при длительном использовании мобильного телефона. В 2005 году китайские исследователи пришли к выводу, что излучение мобильного телефона приводит к повреждению ДНК. В некоторых странах существуют нормы, ограничивающие использование аппаратов, имеющих слишком высокий уровень излучения (см. Удельный коэффициент поглощения электромагнитной энергии — SAR).

Напряжённость поля, создаваемого базовыми станциями, пренебрежимо мала по сравнению с полем, создаваемым терминалами (мобильными телефонами). Мощность передатчика базовой станции не превышает 300 Вт (для станций, установленных в чистом поле), причём в сетях 3G она даже меньше, чем в сетях 2G. Интересно, что увеличение плотности базовых станций приводит к уменьшению напряжённости поля (во-первых, так как станции приходится обслуживать меньшую площадь, мощность передатчика устанавливается на меньшую отметку; во-вторых, в густонаселённых районах применяют направленные антенны). Единственные люди, для кого базовые станции действительно вредны — это обслуживающий персонал базовых станций. Оборудование отключается не всегда, и бывают случаи, когда ремонтник работает при включённом передатчике.

Радиотелефоны (состоящие из радиотрубки и базового модуля, подключённого к городской телефонной сети) имеют намного (около 100 раз) меньшие уровни излучения, чем сотовые телефоны, так как радиус их действия ограничивается десятками метров. Поэтому радиотелефоны более безопасны.

В 2007 году шведские учёные сделали вывод по результатам обработки 11 исследований, что при использовании сотового телефона в течение 10 лет вероятность возникновения опухоли слухового нерва увеличивается в два раза. При этом отмечается, что дети подвержены этому риску больше, так как имеют более тонкие костные ткани, чем взрослые. Но руководитель исследования Кьелл Мильд (Kjell Mild) заявил, что ещё рано делать окончательные выводы о вреде радиоволн для человека и необходимы более длительные исследования.

Центр радиационной и ядерной безопасности Финляндии выпустил отчет, согласно которому родителям настоятельно рекомендуется ограничить общение детей по мобильным телефонам. Разговоры рекомендуется вести с помощью гарнитуры или заменять общением по SMS.

В одном исследовании отмечено увеличение уровней транстиретина в крови у лиц, получавших излучение, аналогичное получасовому разговору по сотовому телефону.

Разработана и ограниченно выпускается одежда, карманы которой выполнены с использованием специальной ткани, экранирующей радиоизлучение.

Во время вождения

Разговор по телефону во время вождения автомобиля приводит к повышенному риску ДТП. Во многих странах запрещено разговаривать по мобильному телефону во время вождения. Инструкции к мобильным телефонам рекомендуют разговаривать по гарнитуре или через комплект громкоговорящей связи или съехать на обочину и только тогда ответить на звонок. Но даже с этими устройствами водитель всё равно отвлекается, и риск попасть в аварию повышается вчетверо (по сравнению с теми, кто не говорит по телефону).

Возгорание аккумуляторов

Поскольку размеры мобильных телефонов постоянно уменьшаются, а потребляемая мощность повышается, повышается и ёмкость аккумуляторов. Иногда встречаются случаи воспламенения или даже взрыва аккумуляторов. Такие случаи редки, причём чаще всего воспламеняются или взрываются в основном аккумуляторы, изготовленные с нарушениями технологии и не сертифицированные производителем.

Радиопомехи

Излучение мобильного телефона может привести к нарушению работы сложного медицинского оборудования, поэтому не стоит пользоваться мобильными телефонами в больницах. Также людям, которые используют кардиостимуляторы, производители рекомендуют носить телефон со стороны, противоположной кардиостимулятору (например, если он вшит слева, телефон надо держать на правой стороне).

Людям, использующим слуховые аппараты, следует испытать телефон, прежде чем покупать его, так как некоторые модели телефонов создают помехи для слуховых аппаратов, и абонент слышит посторонние шумы (писк, жужжание и т. д.). Подобный эффект наблюдается при работе сотовых телефонов вблизи звукоусиливающей аппаратуры.

Нарушение конфиденциальности

При пользовании сотовым телефоном нужно учитывать его «шпионские» функции: прослушивание разговоров и определение местоположения телефона, являющееся неотъемлемой функцией технологии GSM. Все факты звонков по телефону записываются операторами, а списки входящих и исходящих звонков, а также SMS предоставляются по запросу правоохранительным органам. Прослушать абонента цифрового стандарта GSM «с эфира» тоже можно, но очень сложно — необходима дорогостоящая аппаратура для дешифровки разговора, записанного сложными алгоритмами, которые постоянно меняются. К тому же, нужно постоянно находиться невдалеке от абонента. Без аккумулятора многие современные сотовые телефоны продолжают выполнять некоторые функции (например, работают часы). Это возможно благодаря наличию в телефоне резервного элемента питания, обычно миниатюрной батарейки-«пуговицы» (в некоторых моделях Nokia для этого есть специальный конденсатор, причём в случае необходимости продолжить разговор при разряжающейся батарее особой командой его можно подключить к аккумулятору).