El teléfono ha cambiado mucho desde su invención. Hoy ni siquiera es el dispositivo que simplemente transmite la voz de una persona a otra a largas distancias. En el mundo moderno, esta es una herramienta técnica compleja con inteligencia artificial que no solo puede realizar llamadas y enviar mensajes, sino también reproducir video y audio, acceder a Internet, procesar grandes cantidades de información y realizar simultáneamente muchas operaciones y tareas. ¿Qué sabemos sobre cómo funciona el teléfono y cómo funciona? En el marco de este artículo, intentaremos comprender este problema.
El nacimiento y evolución del teléfono
Se considera que el fundador del primer aparato para transmitir información a distancia es Samuel Morse, quien inventó el telégrafo y el código Morse.
Es difícil llamar a este dispositivo un teléfono completo, ya que la información se transmitió mediante cierre de contacto y especialmenteEl código Morse, como suele llamarse abreviado, se desarrolló para ello.
Algunos historiadores atribuyen la invención del primer teléfono a Antonio Meucci, al que llamó telefotón. Desarrolló los dibujos, pero por alguna razón desconocida no registró su creación. Por lo tanto, la patente pertenece a Alexander Bell. Su dispositivo no tenía llamada y aparentemente no tenía nada que ver con los dispositivos modernos.
El dispositivo telefónico era voluminoso e inconveniente para las negociaciones, pesaba alrededor de ocho kilogramos. Sin embargo, esto no impidió su popularización y amplia distribución en todos los países. A principios del siglo XX ya existían más de diez mil estaciones en el mundo. Cada vez, se realizaron cambios y mejoras en su diseño, por lo que apareció un micrófono y un altavoz separados en su diseño.
La construcción global de centrales telefónicas automáticas ha llevado a la modernización de los dispositivos. Consiguieron un teléfono y un disco para marcar el número del suscriptor. El dial contenía números y letras, a excepción de la letra "З", que se parece a un tres. En los teléfonos fijos de pulsadores, esta numeración se ha conservado hasta el día de hoy. Esto no se hace en absoluto para enviar mensajes, es más fácil recordar el número. Los primeros dispositivos en la Rusia soviética pertenecían a dos empresas: Ericsson y Siemens. Estos eran teléfonos sin cargador, que funcionaban según el principio de transmitir y recibir impulsos eléctricos simples.
Los teléfonos inalámbricos aparecieron en nuestro país en los años 70 del siglo XXsiglo. Transmitieron una señal de radio a la base, que, a su vez, se comunicó con otro suscriptor a lo largo de la línea a través de conmutadores. Su nombre comercial es "Altai", fueron un prototipo de comunicaciones móviles. Tal instalación pesaba siete kilogramos. No era apto para transportar, por lo que se equipó con vehículos de servicios operativos. Dejó de existir solo en 2011.
En Rusia, la primera comunicación celular apareció en 1991 y funcionó de acuerdo con el estándar NMT. Los primeros proveedores de teléfonos móviles fueron Nokia y Motorola. Los precios de los dispositivos eran cósmicos y solo las personas muy ricas podían pagarlos. El estándar GSM apareció en 1993 y, tras derrotar a sus competidores, se arraigó en muchos países. Le permite implementar una gran cantidad de funciones, incluido el envío de mensajes cortos. Inicialmente, se suponía que debían enviarse como notificaciones de servicio, pero a los usuarios les gustó tanto la opción que se convirtió en un servicio separado de los operadores móviles.
Con el advenimiento de la era de los dispositivos portátiles, el dispositivo de los teléfonos móviles se volvió cada vez más complejo, el tamaño y el peso - menos, y las posibilidades - más. De gigantes de tres kilogramos, se han convertido en equipos de comunicación en miniatura que pueden caber fácilmente incluso en la mano de un niño. Con el tiempo, el teclado real de botones fue reemplazado por uno virtual en la pantalla táctil. Cámaras, escáneres de huellas dactilares y muchos otros dispositivos aparecieron en el panel.
Cómo funcionan los teléfonos analógicos
Dispositivo de teléfono rotatorio y de marcación táctil similar en disponibilidadbloques compuestos, pero difiere en el principio de funcionamiento. Las unidades incluyen los siguientes módulos:
- Auricular con micrófono y altavoz.
- Teléfono.
- Persona que llama.
- Unidad de marcación.
- Transformador.
- Interruptor de palanca.
- Condensador separador.
- Módulo RF (estaciones portátiles).
El interruptor de palanca es responsable de conectar el dispositivo a la línea de abonado. En el dispositivo de teléfono inalámbrico, la conexión está condicionada a que el auricular esté encendido.
El micrófono convierte las ondas de sonido en señales eléctricas. Los dispositivos se dividen en electrodinámicos, capacitores, de carbón, electromagnéticos y piezoeléctricos. También se dividen en activos y pasivos. Los activos forman un impulso electromagnético a partir del sonido, los pasivos cambian los parámetros de otros nodos, principalmente la capacitancia y la resistencia. Estos últimos requieren una fuente de alimentación adicional.
El teléfono convierte los impulsos eléctricos en sonido. La corriente eléctrica que fluye a través de las bobinas forma un campo magnético alterno que hace que la membrana del altavoz vibre. Los dispositivos electrodinámicos y electromagnéticos utilizan un sistema magnético diferencial, los dispositivos piezoeléctricos deforman los elementos de la membrana de las fuentes de frecuencia de sonido asociadas a él.
La unidad de llamada puede ser de inducción y electrónica. Necesario para notificar al suscriptor de una llamada entrante. El primero, con la ayuda de la corriente que fluye en las bobinas, hace vibrar el percutor y golpea las copas que suenan. La unidad electrónica procesainformación sobre la señal entrante y la redirige a un altavoz común en forma de pulsos de una frecuencia determinada, lo que se denomina tono de llamada.
El módulo RF solo está presente en la unidad de teléfono inalámbrico. Está diseñado para intercambiar información entre el teléfono y el receptor a través de señales de radio.
El transformador conecta los nodos de habla individuales entre sí. También elimina el efecto de eco local en el auricular y es responsable de hacer coincidir con la impedancia de línea.
Se necesita un condensador de desacoplamiento para conectar el teléfono a la línea en el modo de recibir una señal entrante y esperar una saliente. Admite alta resistencia a voltajes de entrada grandes y resistencia baja a voltajes de entrada pequeños.
El marcador es de pulso (disco) y electrónico (botón). En la primera variante, la rueda mecánica, al girar, cierra los contactos y envía señales a la central telefónica automática. Su número corresponde a un número específico del número del suscriptor. Los electrónicos funcionan a través de circuitos integrados que generan pulsos artificialmente mediante relés de estado sólido y los envían al receptor de la estación. Los PBX modernos aún conservan este método de llamar a un suscriptor, pero con mayor frecuencia utilizan la marcación por tonos. Los dispositivos modernos también admiten telefonía IP. El principio de funcionamiento de la marcación por tonos es generar señales a corto plazo de frecuencias preestablecidas, cada valor de los cuales corresponde a un cierto número del número. El dispositivo para conectar un teléfono vía protocolo IP implica el uso del servidor de un proveedor a través de un canal de Internet dedicado desde el cual se realiza una llamada. Los dispositivos móviles envían señales de radio de una frecuencia determinada al sistema de comunicación de las torres de telefonía móvil.
El principio de funcionamiento de los dispositivos en redes cableadas
Para comprender completamente el teléfono móvil, debe saber cómo funciona el sistema PBX analógico. Aunque los teléfonos móviles son estructuras digitales complejas con circuitos integrados, funcionan según el principio básico de los teléfonos fijos convencionales.
Cada proveedor de servicios asigna números de identificación únicos a sus clientes mediante los cuales los distingue entre sí. En este caso, se denomina número de suscriptor o punto de conexión al que se ajustan los cables. Cuando el PBX envía una señal, el teléfono está en estado apagado, es decir, el auricular está en la máquina y el interruptor de gancho está en la posición abierta. Cuando se recibe una llamada de la línea, la corriente pasa por el devanado primario, lo que hace que la leva vibre y golpee las copas. En los sistemas electrónicos, esto sucede de manera diferente, la señal se alimenta a un parlante externo y en la salida escuchamos una melodía o el canto de un pájaro, por ejemplo. Después de que el suscriptor levanta el teléfono, el módulo de llamada y el circuito de marcación se cierran, y la recepción se abre usando el relé.
La llamada a otro usuario se realiza en orden inverso. Una persona coge el teléfono, que cierra un circuito y desconecta otro. La llamada se realiza en el módulo de marcación mediante el envío de pulsos o señales a los conmutadores de la estación. Ella, a su vez, reconoce los números, combinándolos en un solo número, redirige apunto deseado.
La transmisión de voz en los sistemas analógicos se produce debido a la vibración de la membrana del micrófono. En el carbón, crea un sello que provoca una perturbación del campo magnético de la bobina. Esta oscilación genera un pulso que envía a otro receptor.
Diseño esquemático de teléfonos móviles
El dispositivo de telefonía móvil debe destacarse en una categoría separada, ya que en su ejecución se asemeja a un sistema DECT, pero con una serie de diferencias. También transmite una señal de radio al receptor, pero primero se cifra. Utiliza sus propias frecuencias y canales para el trabajo. Pero presentar un gadget móvil como un teléfono no es del todo correcto. Durante mucho tiempo ha sido un dispositivo multifuncional.
Si hablamos de rendimiento externo, debe tenerse en cuenta lo siguiente:
- Factor de forma. Puede ser un cuerpo plegable o deslizante.
- Cámara.
- Micrófono.
- Altavoz.
- Pantalla.
- Teclado.
- Conector USB.
- Batería.
- Cargadores para teléfonos móviles.
- Tarjeta SIM.
Muchos aparatos se complementan con diversos accesorios, lo que amplía su alcance. El diagrama esquemático del dispositivo interno se muestra en la siguiente figura.
A pesar de esto, el dispositivo funciona exclusivamente con señales de radio analógicas, todos los procesos en él están completamente digitalizados. Su chip incluye bloques analógicos y digitales.
Módulo analógico
Incluye un medio para recibir y transmitir señales. Normalmenteubicado separado del nodo digital. Según su funcionamiento, se parece a un radioteléfono, pero funciona según el estándar GSM. El receptor y el transmisor no funcionan sincrónicamente, la señal se envía con un retraso de 1/8. Esto le permite ahorrar energía de la batería e integrar el amplificador con un mezclador. Dado que el dispositivo nunca funciona para recibir y transmitir al mismo tiempo, es una especie de interruptor que cambia la antena de un modo a otro.
En la recepción, después de pasar por el filtro del canal, la señal es amplificada por el LNA y enviada al mezclador. Luego se demodula y se envía a un convertidor de analógico a digital, que la convierte en la señal digital necesaria para alimentar la CPU.
En la transmisión, un generador lógico modula los datos digitales en una señal. Además, a través del mezclador, ingresa al sintetizador de frecuencia, luego de lo cual pasa al filtro de canal y al amplificado. Solo una señal de suficiente fuerza se envía a la antena, desde donde se dirige al espacio.
Módulo digital
El elemento principal y el cerebro de todo el sistema es el procesador central, que procesa toda la información entrante. El conjunto de chips del microcircuito se usa de manera similar a una computadora, pero en términos de rendimiento y potencia no puede competir con él. Además de la CPU, esta unidad incluye:
- Un conversor de analógico a digital que convierte señales de micrófonos analógicos en datos digitales.
- Codificador y decodificador de voz y canales.
- Convertidor de digital a analógico.
- Decodificador ycodificador.
- Detector de actividad del habla. Permite que los nodos funcionen solo cuando el habla de la persona que llama está presente.
- Fondos terminales. Forma una interfaz de comunicación con dispositivos externos como una PC o un cargador de teléfono.
- Módulos inalámbricos.
- Teclado.
- Pantalla.
- Altavoz.
- Micrófono.
- Módulo de cámara.
- Almacenamiento extraíble.
- Tarjeta SIM.
Algunas empresas utilizan dos micrófonos. Se necesita uno para suprimir el ruido externo. Además, a veces se utilizan dos altavoces: uno para conversaciones telefónicas y otro para reproducir música.
El principio de funcionamiento de los dispositivos móviles en una red celular
Los teléfonos móviles funcionan en la red GSM en cuatro frecuencias:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
El sistema estándar incluye tres componentes principales:
- Subsistema de estación base (BSS).
- Subsistema de conmutación de conmutación (NSS).
- Centro de Servicio y Gestión (OMC).
El dispositivo interactúa con las estaciones base (torres). Después de encenderlo, comienza a escanear redes de su estándar, que reconoce por el identificador de transmisión. Si está disponible, el teléfono selecciona la estación cuya intensidad de señal es mayor. Luego viene la autenticación. Los identificadores son números de tarjeta SIM únicos IMSI y Ki. A continuación, el centro de autenticación (AuC) envía un número aleatorio al dispositivo, que es la clave para un algoritmo especialinformática. Al mismo tiempo, el sistema realiza dicho cálculo por sí mismo. Si los resultados de la base y el dispositivo coinciden, entonces el teléfono está registrado en la red.
El identificador único del dispositivo es su IMEI, que se almacena en la memoria no volátil. Este número lo establece el fabricante y es su pasaporte. Los primeros ocho dígitos del IMEI incluyen la descripción del dispositivo, el resto son el número de serie con un dígito de control.
Después de un registro exitoso, el teléfono está listo para intercambiar señales con las estaciones base. Como se mencionó anteriormente, la disposición de los teléfonos de los operadores celulares es similar al sistema de los dispositivos DECT, pero con sus propias diferencias. Antes de salir al aire, la señal móvil se cifra y se divide en segmentos de 20 ms. La codificación se realiza de acuerdo con el algoritmo estándar EFR utilizando una clave pública. Y la antena se activa mediante un detector de actividad del habla (VAD), es decir, cuando una persona empieza a hablar. La discontinuidad del habla es manejada por el códec usando el algoritmo DTX. En el lado receptor, la señal se procesa de la misma manera, pero en orden inverso.
Cargadores
Los cargadores para teléfonos móviles son un componente importante, ya que mantienen el dispositivo en funcionamiento. Su propósito directo es reducir el voltaje y la corriente de la red eléctrica a los valores requeridos y suministrarlos a la batería. Básicamente, el voltaje de salida es de 5V, la corriente depende del modelo y la capacidad de la batería. El tiempo de carga de la batería también depende de su potencia.
Reparto de cargadores:
- Activadotransformador.
- Pulso.
Los primeros no temen las caídas de tensión y siempre tienen un gran margen de corriente. Su concepto es muy simple. La bobina reductora se alimenta con tensión de red, lo que la reduce a los valores deseados. La corriente del segundo devanado pasa al puente de diodos, donde está instalado el condensador. Actúa como filtro contra sobretensiones y absorbe el exceso. A continuación, la resistencia reduce la corriente y la transfiere a la batería.
El circuito de memoria de pulsos es más complejo y está hecho con diodos y transistores.
Admite sistemas inalámbricos de transmisión de datos
Actualmente, hay tres formas de transferir datos:
- Infrarrojos.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
El primero demostró ser ineficaz, por lo que no se utiliza. Los dos últimos están implementados en casi todos los dispositivos. Bluetooth tiene un alcance corto y se usa principalmente para organizar una interfaz de comunicación con dispositivos portátiles para el teléfono.
Wi-Fi se considera un formato más avanzado y se utiliza para acceder a Internet. Cabe señalar que existen programas especiales que le permiten realizar llamadas a través de Internet sin usar una conexión celular. Además, con esta tecnología, puede organizar una red local a la que se pueden conectar varios dispositivos a la vez e intercambiar datos.
Accesorios opcionales
Las empresas manufactureras intentan por todos los medios atraer clientes a sus productos,por eso amplían constantemente el espectro de la nomenclatura propuesta. Esto incluye:
- Casos.
- Protección de vidrio.
- Dispositivos portátiles para el teléfono, como auriculares.
- Unidades extraíbles.
- Multimedia.
- Herramientas inteligentes.
- Dispositivos USB para tu teléfono, como cables, adaptadores o cargadores.
Estas utilidades amplían enormemente las capacidades de los dispositivos y facilitan la vida de sus propietarios.
Características comparativas de los modelos de teléfonos modernos
Para comprender qué son los teléfonos modernos, debe ver claramente sus parámetros. Pero considerar una marca es injusto. Una revisión de una muestra no dará una imagen completa, por lo tanto, para comparación y análisis, se tomaron tres teléfonos inteligentes insignia de las marcas Samsung (el dispositivo de los teléfonos de esta marca no es muy diferente de los demás), Apple y Xiaomi. Por categoría de precio, se alinearon en el siguiente orden:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
A juzgar por el precio, el iPhone utiliza tecnologías avanzadas que tienen los parámetros más altos. Sin embargo, Samsung lleva en el mercado desde 1938 y ha acumulado mucha experiencia. En general, el propósito de la comparación no es identificar al ganador y responder a la pregunta de cuál es mejor: el dispositivo de teléfonos con "Android" o con la plataforma iOS. El desafío es mostrar qué tan alto ha llegado la tecnología.
| Nombres de parámetros | manzana | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensiones, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Peso, g | 208 | 201 | 189 |
| Soporte de red | Los teléfonos Samsung, Apple y Xiaomi admiten redes 2G, 3G, 4G | ||
| Tarjetas SIM | 1 sin tamaño | 2 nanoescala | |
| Tamaño de pantalla diagonal, pulgadas | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Resolución de pantalla | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| Densidad DPI | 458 | 516 | 403 |
| Tecnología de producción | OLED | Súper AMOLED | IPS |
| Número de colores en pantalla | 16 millones | 17 millones | 16,7 millones |
| Sistema | iOS | Android | |
| Fabricante de la CPU | manzana | Samsung | Qualcomm |
| Modelo de CPU | A12 Biónico | Exynos 9810 | Boca de Dragón 845 |
| Número de núcleos | 6 | Hay 8 de ellos en el dispositivo de los teléfonos Xiaomi y Samsung en la configuración general, 4 para cada uno | |
| Frecuencia, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tecnología, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Memoria interna, GB | 256 | 128 | |
| Sensores incorporados |
|
|
|
| Resolución de la cámara trasera, MP |
Principal: 12 MP Auxiliar: 12 MP |
||
| Sensibilidad de apertura |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1.8 |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1.5 |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1.8 |
| Resolución de la cámara frontal, MP | 7 | 8 | 5 |
| Sensibilidad de apertura | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Admite tecnología inalámbrica | Bluetooth, WiFi | ||
| Posicionamiento satelital | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Capacidad de la batería, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Sistemas de protección |
|
El teléfono Samsung solo tiene un escáner facial | Xiaomi tiene un escáner de huellas dactilares |
Como puede ver en la tabla, las especificaciones y dispositivos de los teléfonos Samsung, Xiaomi y Apple son casi iguales. Esto solo habla de una competencia sana y del deseo de hacer que tu producto sea mejor para los usuarios. Todos los fabricantes están introduciendo las últimas tecnologías que no se detienen y se desarrollan rápidamente.
Conclusión
No ha pasado mucho tiempo desde la aparición del primer teléfono. Durante este período, han evolucionado desde un simple conjunto de piezas hasta dispositivos inteligentes. Combinan muchas funciones que antes estaban asignadas a otros dispositivos. Y este desarrollo continuará.
