• основните типове мобилни телефони;
• съвременните тенденции в развитието на мобилните телефони;
• функционалната схема на мобилния телефон;
• причината, поради която в GSM се разграничава абонамента от мобилното оборудване;
• външния вид и свойствата на мобилен телефон.

Мобилният телефонен апарат или накратко мобилният телефон е оборудването, използвано за достъп до мрежата. За недългата си история на развитие мобилните телефони са претърпели поразителни изменения - и по размер, и по тегло, и по функционални възможности. Първите телефони са били предназначени за инсталиране в превозни средства или за пренасяне в куфар или чанта на неголямо разстояние. Такива телефони са имали слушалка с клавиши, приемо-предавател, източник на захранване (акумулатор) и антена. Тежали са значително повече от килограм. Появилите се в средата на 80-те години ръчни телефони (handheld, handset) са съдържали всички необходими елементи в един корпус, но са били груби на външен вид и са тежали около 700-800 г. Постепенно ръчните телефони са изместили всички други типове и техните размери непрекъснато са се смалявали.

Функционално, съвременният телефон е също така несравнимо по-съвършен от първите модели. По същество, това е телефон-компютър, програмно свързан с определен телефонен номер, с телефонен указател, със съвършена система за защита, с удобна система с меню и т.н. Менюто позволява настройване на много от функциите на телефона по вкуса на потребителя,

Съществуват мобилни телефони, предназначени специално за приемане и предаване на факсове и данни, разбира се като допълнение на обикновената телефонна връзка. Това са така наречените комуникатори. Телефонът-комуникатор обединява на практира мобилния телефон и джобния компютър. Такива телефони са удобни за работа с Интернет. Много съвременни модели предоставят услуги на Интернет - на първо място електронна поща (e-mail) и имат съответно програмно осигуряване и по-голям дисплей. В такъв телефон се вписват функциите на радиоприемник, плейър, видеотелефон.

Мобилният офис е понятие, което се е развило като стъпка към увеличаване на взаимната работа между комуникационни устройства и компютри. Идеята е да се предоставят възможности на абонат, който се придвижва, средства за комуникация и обработка на данни, т.е. мобилният телефон да може да се свързва с персонален компютър-лаптоп, оборудван с модемна карта. Тогава лаптопът може се свърже директно към модемния порт на телефона. Портативната факс-машина е друг терминал, който може да се използва в мобилна мрежа.

Фиг.5.1 показва развитието на мобилните телефони от традиционните устройства за обмен на реч към съвременните комуникатори, които осигуряват достъп до всички видове услуги на Интернет, включително достъп до информация на “световната паяжина” – WWW, електронна поща, интерактивни услуги, предаване на файлове и Интернет-конференция.

Друг пример са многорежимните и многодиапазонни телефони, предназначени за работа в мобилни мрежи, експлоатиращи различни стандарти или различни варианти на стандарти, реализирани в различни честотни диапазони: AMPS/D-AMPS, AMPS/GSM 1900, GSM 900/GSM 1800, GSM 900/GSM 1800/GSM 1900 и др.

Фиг. 5.1 От прост мобилен телефон към интелигентен терминал

В аналоговите системи (фиг.5.2) нискочестотният сигнал от входа на телефона се подлага на предварителна обработка (корекция на спектъра, свиване на динамичния диапазон, филтриране) в аналогов вид т.е. във вид на непрекъснат сигнал с плавно изменяща се амплитуда. След това се транслира посредством честотна модулация във високата честота на носещата. В приемната част електрическият сигнал също в аналогова форма се подлага на демодулация и нискочестотна обработка, след което се преобразува в акустичен сигнал, възприеман от човешкото ухо.

Фиг.5.2 Опростена блокова схема на мобилен телефон в аналогова система

В цифровите системи (фиг.5.3) нискочестотният сигнал от входа на микрофона първо се преобразува с аналогово-цифров преобразувател в цифрова форма, т.е. в последователност от импулси, представящи в цифров вид нивото на сигнала в дискретни (равноотстоящи) моменти.

Последващата обработка се състои от кодиране, включващо кодиране на речта с цел отстраняване на излишната информация и кодиране на канала с цел защита на информацията от грешки в следствие на изкривявания на сигнала при разпространение и обработка. За трансформирането на нискочестотния сигнал в носещата честота се използват специфични методи на дискретна модулация: фазова и честотна манипулация. Обработката на сигнали в приемната част съответства на обработката в предаващата: демодулация, декодиране, цифрово-аналогово преобразуване и постъпване на аналоговия сигнал на изхода на слушалката.

Блокът за съгласуване при приемане/предаване позволява да се използва една антена за предаване и приемане на сигнали. Той има еднакво функционално предназначение в аналоговите и цифровите системи, но е различно устроен. В аналоговите системи, в най-простия случай, това са двойка филтри, настроени на различни честоти в съотвествие с дуплексното отделяне на честотите. Единият филтър пропуска сигнала от изхода на предавателя на антената, а вторият - от антената към входа на приемника. В цифровите системи най-простият блок за съгласуване е електронният комутатор, който включва антената или към входа на приемника, или към изхода на предавателя, тъй като тук мобилният телефон никога не приема и предава едновременно.

Логическият блок, изпълняващ функции за управляние на телефона, е представен и в аналоговите, и в цифровите системи, но има различно устройство. Причината е в различният състав на управляващата информация, както и в следствие на различните параметри, използвани в сигналите за управление.

Фиг.5.3 Опростена блокова схема на мобилен телефон в цифрова система

Има и още една отличителна особеност за мобилните телефони на стандарта GSM - SIM-картата, която не фигурира в никой друг стандарт.

SIM-картата (Subscriber Identification Module), която е модул за идентификация на абоната, е пластмасова пластина с размер 54 х 86 милиметра (пълен формат на стандарта ISO с размера на кредитна карта) или 15 х 25 милиметра (малък формат) и дебелина 0.8 милиметра. Тя се поставя в специално гнездо на мобилния телефон, който в GSM се нарича мобилна станция. В SIM-картата има памет, в която се записват данни, свързани с идентификацията на абоната, идентификацията на домашната мобилна мрежа и неговото местоположение.

Фиг.5.4 Мобилна станция - термин, използван в GSM за мобилен телефон

По-важи данни, записани върху SIM-картата, са:

• персонален идентификационен номер на абоната - PIN код (Personal Identification Number), който се използва за достъп до SIM-картата;

• секретен ключ (Ki) и алгоритъм А3, използвани за проверка на автентичността ;

• алгоритъм за изчисляване на ключа за шифроване Kc;

• телефонният номер на абоната – MSISDN (Mobile Station ISDN Number);

• някои други идентификатори, ключове и пароли.

В паметта на SIM-картата може да бъде записана и друга информация, включително кратки съобщения и до 100 телефонни номера с имена на притежателите им в телефонния указател (електронна телефонна книга). Унифицираната SIM-карта може да бъде поставена не само в кой да е модел на една разновидност на стандарта, например GSM 900, но и в модели на трите разновидности - GSM 900, GSM 1800, GSM 1900. Това дава възможност на абоната да сменя телефона без да изменя телефонния номер и PIN кода и да съхранява всички записи в електронната си книга. Без SIM-картата мобилната станция може да прави само “спешни повиквания”.

Основата на телефона е корпус - обикновено пластмасов, понякога частично метален. Централна част на лицевата страна на корпуса заема дисплея и клавиатурата. Над дисплея е разположена слушалката, а под клавиатурата - микрофон, така че когато се сложи слушалката до ухото, микрофонът се оказва близо до устата, както при обикновена телефонна слушалка. В някои типове апарати в горната част на корпуса има светлинен индикатор (с цвят и мигане), показващ режима на работа - режим на очакване, повикване, необходимост от зареждане на батерията, захранване от външен източник.

От задната страна на корпуса се закрепва източник на захранване (акумулаторната батерия), която конструктивно, като правило, се изработва по такъв начин, че по форма и цвят да съставлява едно цяло с телефона. В долната част на корпуса има миниатюрни отвори за включване на зарядно устройство, комплект “hands-free” (външни микрофон и слушалка), персонален компютър, а в горната част - отвор за включване на външна антена.

Разбира се, броят на различните модели телефони е много голям - поне няколко стотици и всички те имат отделни особености. Може, обаче, да се отделят набор от елементи и характеристики, повече или по-малко общи за различни модели и те са:

• буквено-цифров дисплей;
• памет за телефонни номера;
• индикатор за нивото на сигнала;
• индикатор на батерията;
• електронно заключване.

Фиг.5.5 показва най-общия външен вид на мобилен телефон.

Всички телефони без изключение имат антена. В много телефони тя се поставя на горната част на корпуса. В по-ранните модели се е използвала подвижна антена и се е налагало последната да се вдига по време на разговор и да се държи смъкната през останалото време.

Някои телефони имат своеобразен капак, покриващ клавиатурата. Целта е защита от случайно натискане на клавиш, например когато телефонът е в джоба. Цената за удобството е необходимостта да се отваря и затваря този капак при всеки разговор. Капакът може да бъде пасивен, изпълняващ само функции на защита на клавишите или активен. В последния случай отварянето на капака при входящо повикване е еквивалентно на натискане на клавиш Send (Yes), а при затваряне в края на разговора е еквивалентно на натискане на клавиш End (No) - т.е. отварянето и затварянето на капака заменят натискането на съответния клавиш. Това е удобно, но в същото време активният капак е допълнителен подвижен елемент в телефона, който лесно може да се счупи при неакуратно манипулиране.

Фиг.5.5 Външен вид на мобилен телефон

Дисплеите на телефоните също може да са от различен тип. Исторически пръв е бил матричният светодиоден дисплей със светещи в зелен цвят символи (букви, цифри, специални символи) на сив фон. По-късно се е появил матричен дисплей с течни кристали - с тъмносиви символи на светлосив фон, който може да се включва в жълто-зелен цвят. По желание на потребителя светлината на фона може автоматично да се включва при натискане на кой да е клавиш и да се изключва при по-дълга липса на действия с клавишите. Още по-съвършен тип дисплей е този с цветни кристали, с разширени графични възможности (графичен дисплей), върху който е възможно да се възпроизведе не само определен набор от символи, но и произволни графични изображения. Това позволява да се покаже на дисплея съдържание на факс, да се играе на “Тетрис” и т.н. Започнаха да се появяват и дисплеи с цветни изображения. Възможностите за изображения на матричните дисплеи са доста ограничени - обикновено три до пет реда със символи, изобразяващи различен род съобщения (приветствия, позиция в меню, време, дата, ниво на сигнала, степен за заряда на източника на захранване, наличие на приети кратки съобщения и съобщения в гласовата поща и т.н.). Възможностите на графичния дисплей са несравнимо по-богати - на него може да се изобразява практически произволна информация, включително многоредов текст, произволни рисунки с възможности за изменение на мащаба на изображението.

От функциите на клавиатурата ще се отбележат само най-общите, отнасящи се за всички типове телефони. Предназначението на буквено-цифровите клавиши (бутони) е очевидно - те се използват само за избиране на телефонни номера, имена и фамилии, за съхранение в телефонния указател, за въвеждане на текстове на кратки съобщения, за установяване на начална стойност на дата, време и т.н. Аналогични значения имат и клавишите със значение “#” (решетка) и “*” (звездичка) - те се използват при предаване на командни съобщения. Клавиша clr служи за изтриване на погрешно набрани символи. Клавишите със стрелки се използват за вход в менюто на телефона и преместване между позициите на менюто. В много телефони функциите на някои клавиши могат да се изменят с изменение на режима на работа и текущите функции се изобразяват на дисплея.

По-особена роля имат клавишите Send (Yes) и End (No), първият от които се натиска преди началото на разговора, а вторият - след неговото завършване. На тези клавиши няма аналог в обикновените фиксирани телефони, а на всеки потребител на мобилен телефон се налага да ги използва най-често. При входящо повикване абонатът на мобилния телефон, чувайки звънеца, натиска Send и след това може да проведе разговор. Натискането на Send е еквивалентно на вдигане на телефонната слушалка на фиксиран телефон. Отчитането на ефирното време започва от натискането на Send. При изходящо повикване абонатът в началото избира номера (и при желание се убеждава в правилността на набора на дисплея), а после натиска Send - т.е. тук е обратно на фиксираните телефони, където в началото се вдига слушалката и след това се избира номера. Отчитането на ефирното време за изходящо повикване започва с натискане на клавиша Send (вдигане на слушалката) от викания абонат. В края на разговора абонатът натиска End, което е равностойно на поставяне на слушалката при фиксиран телефон. Отчитането на края на ефирното време става в момента на натискане на бутон End (затваряне на слушалката). Клавишите Send и End се използват и при работа с менюто на телефона.

Някои типове телефони имат допълнителни бутони за регулиране на силата на звука в слушалката и за включване и изключване на захранването на телефона (клавиш pwr).

Обикновено вход за менюто е натискането на единия от клавишите със стрелки. С помощта на тези клавиши със стрелки може да се прави придвижване от една позиция към друга. Организацията на менюто на телефона в много случаи е аналогична на менюто на персонален компютър, доколкото съвременните мобилни телефони фактически се явяват телефони-компютри. С помощта на менюто може да се установи режим на работа на телефона, да се изменят всевъзможните установявания (типа на звънене, парола, дата и време, език на самото меню и т.н.), да се въведе или редактира запис в телефонния указател и много други.

Свойството на мобилния телефон се дефинира като част от оборудването или като функция, непосредствено свързани с работата му. Някои от свойствата са задължителни и те трябва да се реализират във всеки тип телефон. Други свойства са незадължителни и се предоставят по преценка на производителя.

В съвременните мобилни телефони са предвидени редица мерки за защита от неправомерно използване, а също и от случайни действия на самия потребител от типа на грешно натискане на клавиш, което може да доведе до нежелателни последствия. Цифровите стандарти предоставят в това отношение повече възможности от аналоговите, но мерки за защита има във всички съвременни телефони.

Преди всичко трябва да се отбележи възможността за блокиране на телефона, която може да бъде активирана (и при желание отменена) от абоната с използване на съответната позиция от менюто. Ако телефонът е блокиран, то след всяко включване е необходимо да се въведе защитният код (парола) и след това ако кодът е въведен правилно, телефонът може да се ползва.

В мобилните телефони на стандарта GSM за блокиране на телефона се използва блокировката на SIM-картата. Докато SIM-картата е блокирана, телефонът не може да се ползва. Изключение се прави само за спешни повиквания (спешни повиквания се правят дори и с невалидна SIM-карта). В SIM-картата трябва да има функционлност на PIN код, даже и ако той е деактивиран от абоната.

Върху дисплея на включения телефон винаги се изобразяват в един или друг вид диаграми, показващи нивото на приетия сигнал и нивото на зареждане на източника на захранване (акумулаторна батерия). Примери са показани на фиг.5.6 и 5.7.

Фиг.5.6 Пример за диаграма, показваща нивото на приетия сигнал:

Фиг.5.7 Пример за диаграма, показваща нивото на зареждане

Това свойство разрешава на викащия абонат да провери дали избраният номер е правилен, преди да се изгради връзка.

Съществува възможност за осветяване на клавишите и диплея, която се включва автоматично при натискане на произволен клавиш или при постъпване на входящо повикване или кратко съобщение, и също така автоматично се изключва 20-30 секунди след завършването на разговора или след натискане на кой да е клавиш. Осветяването облекчава ползването на телефона при слабо външно осветление. При желание потребителят може да регулира яркостта на осветяването или контраста на изображенията на дисплея, въобще да изключи осветяването или обратно – да го включи за постоянно. Всичко това става с помощта на менюто.

Служи за удобно потвърждение на това, че клавишът действително е бил натиснат (а не просто докоснат с пръст). Типът и силата на звука може да се изменят по желание на потребителя. Звуковият сигнал може да се изключи и тогава натискането на клавиш е безшумно.

Възможно е да се регулира силата на звука в телефона (силата на разговора) и на звънеца при повикване. При това силата на звука в телефона може да се регулира, както в свободен режим, така и по време на разговор.

Силата на звука обикновено се регулира на степени (не по-малко 4-5) от най-силния до напълно изключения звук. В последния случай потребителят разбира за постъпване на повикване по сигнала на светлинния индикатор и по съобщение на осветения дисплей. Възможно е корпусът на телефона да започне да вибрира, не издавайки звук - на дисплея на телефона излиза диаграма, напомняща, че звукът е изключен.

На звънеца може да се регулира и тона: повечето телефони предлагат избор и няколко типа звънене, включително музикални мелодии - понякога с няколко десетки варианта, с възможност за присвояване на отделен тип звънене към различни входящи повиквания, например в зависимост от номера на викащия. Последният вариант работи само в съчетание с автоматично доставяне на номера на викащия и дава възможност да се разбере кой звъни само по звука.

Във всички телефони се предвижда избор на език в менюто, а някои даже имат възможност за извеждане на произволно приветствие, изобразявано на дисплея, непосредствено след включването на телефона. В този случай текстът на приветствието се задава от самия абонат и се съхранява в паметта на телефона.

Телефонният указател присъства във всеки телефон и може да съдържа до 10-1000 записа. В телефоните на стандарта GSM има аналогична “книга” и в паметта на SIM-картата, която заедно със SIM картата (и със стария телефонен номер) се премества в друг телефон, ако абонатът по някаква причина го смени (например при счупване).

Ако абонатът не може да отговори веднага на входящото повикване, когато неговият телефон е включен, то викащият номер се запомня и после може да бъде намерен с помощта на менюто “пропуснати повиквания”. В паметта на телефона обикновено се фиксират пет или десет последни повиквания, останали без отговор. Точно така се записват в паметта и номерата на последните пет или десет последователни входящи повиквания, на които абонатът е отговорил и номерата на последните пет или десет изходящи повиквания. Всички тези номера може да се изведат на дисплей при преглеждане.

Практически във всички телефони има броячи, отчитащи използваното ефирно време - отделно за последното повикване и отделно за сумарния период от последното нулиране на брояча. Понякога се предвижда възможност да се отчита по желание на абоната или само времето за изходящи повиквания, или за входящите и изходящите заедно. По желание може да бъде включен звуков сигнал-напомняне при изтичане на всяка минута от разговора (или за определено време, например 10 секунди до изтичането на следващата минута). Това позволява да се контролира продължителността на разговора.

По желание на абоната телефонът може да се използва като часовник, будилник и календар, като при изобразяване на времето и датата може да бъде избран удобен формат. Будилникът, ако тази функция съществува в телефона, може да се включва в определено време, даже и при изключен телефон, и да подава светлинна и звукова индикация с периодично повторение на сигнала, докато будилникът не бъде изключен с натискане на кой да е клавиш на телефона.

В телефоните може да бъде вградена функция на калкулатор. В някои модели се предвиждат прости електронни игри от типа на “Тетрис”, а също и вграден диктофон за няколко минутен запис и възпроизвеждане.

На практика всички телефони предоставят възможност за предаване на тонални (DTMF – Dual Tone Multi Frequency) сигнали, съответстващи на цифрите 0, 1, 2, …9 и символите “* “и “#”. Тоналните сигнали се използват за дистанционно управление: при извършване на банкови транзакции по телефона, управление на електрически уреди, управление на гласова поща и т.н.

Съвременните апарати притежават функции като: достъп до Интернет, приемане и предаване на факс и компютърни данни. Някои телефони имат вграден инфрачервен порт, който позволява да се изведе на принтер, снабден с аналогичен инфрачервен порт, произволна информация - например приет факс. При наличие на синхронизация на телефонния указател на телефона (а също и други данни, съдържащи се в неговата памет) с персонален компютър, например преносим ноутбук, се получава своеобразен органайзер във вид на комбинация от мобилен телефон и компютър.

В бъдеще възможностите на телефоните ще се разширяват, не само за да удовлетворят възникващите нови потребности, но и в значителна степен да ги определят и формират.

За мобилните телефони има няколко аксесоара, които обикновено могат да се прикрепят към съединителя за аксесоари. Съединителят за аксесоари осигурява извод за контрол (за информация при избиране и извеждане), портове (вход и изход) за включване на микрофон и високоговорител, връзка към антена и вериги за мощност (вход и изход към батерията). Всеки производител и често всеки модел има уникален интерфейс за аксесоари.

Фиг.5.8 Типични връзки към аксесоари

Типовете аксесоари варират от пасивни устройства като външни антени до активни устройства като компютърно управлявани устройства и различни възможности за зареждане (фиг.5.8).