Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для мобильных / сотовых телефонов см. Мобильный телефон .

Беспроводной телефон или портативный телефон является телефоном , в котором телефон является портативным , но в состоянии использовать как стационарные телефонную связь, только она работает на частоту радио передачи , а не физический изолированный провод, или телефонная линия. Базовая станция подключена к телефонной сети через телефонную линию , как проводной телефон является, а также служит в качестве зарядного устройства для зарядки телефонной трубки батареи . Диапазон ограничен, как правило, одним и тем же зданием или небольшим расстоянием от базовой станции.

Беспроводной телефон отличается от мобильного телефона ограниченным радиусом действия и базовой станцией в помещении абонента. Современные стандарты беспроводных телефонов, такие как PHS и DECT , стерли когда-то четкую грань между беспроводными и мобильными телефонами, реализовав передачу обслуживания сотовой связи (хэндовер); различные расширенные функции, такие как передача данных; и даже, в ограниченном масштабе, международный роуминг . В специализированных моделях базовые станции обслуживаются коммерческим оператором мобильной сети, и пользователи подписываются на эту услугу.

В 1994 году были представлены цифровые беспроводные телефоны в диапазоне частот 900 МГц. Цифровые сигналы сделали телефоны более безопасными и снизили уровень подслушивания; Подслушивать разговоры по аналоговому беспроводному телефону было относительно легко. В 1995 году для беспроводных телефонов был введен цифровой расширенный спектр (DSS). Эта технология позволила распределить цифровую голосовую передачу по нескольким частотам, улучшив конфиденциальность и уменьшив помехи между разными абонентами.

В отличие от проводного телефона, беспроводному телефону требуется электричество для питания базовой станции. Беспроводная трубка питается от аккумуляторной батареи , которая заряжается, когда трубка хранится в подставке. [1]

История [ править ]

Радиотелефония (телефония без проводов) предшествовала беспроводным телефонам как минимум на два десятилетия. Первый, MTS, или мобильная телефонная служба, был введен в эксплуатацию в 1946 году. Поскольку диапазон был предназначен для охвата максимально широкой зоны обслуживания, пропускная способность была чрезвычайно низкой, а ранняя технология трубок делала оборудование довольно большим и тяжелым. Радиотелефон второго поколения, или IMTS, или улучшенная служба мобильной телефонной связи, стал активным в 1964 году.

Начиная с 1963 года, небольшой группе инженеров Bell Laboratories было поручено разработать практичный и полностью функциональный дуплексный беспроводной телефон. В состав группы входили (в алфавитном порядке): С. М. Баер, Г. К. Бальцер, Дж. М. Браун, В. Ф. Клеменси, М. Розенталь и В. Зинсмайстер под руководством В. Д. Гудейла-младшего.

К 1964 году в лаборатории уже работали макеты. В течение 1964-65 гг. Они были усовершенствованы и упакованы для тестирования в лабораториях Bell Labs в Холмделе, штат Нью-Джерси. Система работала по экспериментальной лицензии на каналах с кварцевым управлением в диапазонах 35 и 43 МГц с использованием FM, маломощного передатчика и чувствительного супергетера.приемник. Полный контроль всех функций телефона, включая снятие трубки и набор номера, обеспечивался с помощью системы контроля тонального сигнала вне диапазона. Модель, разработанная для домашнего использования, была спроектирована как стандартная (хотя и громоздкая) телефонная трубка. Базовая станция представляла собой небольшую коробку, подключенную к стандартной телефонной сети. Около 50 единиц было построено в модельном магазине Western Electric в Андовере, штат Массачусетс, для полевых испытаний в двух точках Bell System в Бостоне и Фениксе. Общий проект был описан в Bell Laboratories Record, том 45 (1967). [2]

В 1966 году Джордж Свейгерт подал заявку на патент на « полнодуплексное устройство беспроводной связи». В июне 1969 года ему был присвоен патент США 3449750. [3] Свейгерт, радист во время Второй мировой войны, дислоцированный на островах Гуадалканал и Бугенвиль в южной части Тихого океана , разработал полнодуплексную концепцию для неподготовленного персонала, чтобы улучшить связь на поле боя для старших командиров.

Свейгерт был активным сторонником прямого подключения бытовой электроники к телефонным линиям, принадлежащим AT&T, в конце 1960-х годов. Телефонные компании в то время не разрешали подключать стороннее оборудование к своим линиям; большинство телефонов было произведено Western Electric и сдано в аренду клиентам AT&T. Устройство сопряжения Carterfone , грубое устройство для соединения двусторонней радиосвязи с телефоном, привело к отмене запрета Федеральной комиссии по связи на прямое подключение бытового оборудования к телефонным линиям (известное как знаковое решение Carterfone) 26 июня 1968 года. Первоначальные беспроводные телефоны, такие как Carterfone, были акустически (не электрически) подключены к телефонной сети общего пользования.

В 1977 году Дуглас Г. Талли и Л. Дуэйн Грегори получили патент США 4039760 на дуплексный канал голосовой связи, включая средства управления, обеспечиваемые между базовой станцией, подключенной непосредственно к телефонной линии телефонной станции, и мобильным устройством, состоящим из небольшого компактного беспроводного соединения. телефонный прибор, содержащий передатчик, приемник и схемы управления, питаемые от аккумуляторной батареи. Один логический тон передается и обнаруживается для всего логического управления сигналами звонка, сигналами положенной и снятой трубки и импульсами набора.

Частоты [ править ]

В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи выделила семь полос частот для использования, включая беспроводные телефоны. Эти:

  • 1,7 МГц (1,665–1,770 МГц, узкополосный FM) [4] Беспроводные телефоны, изготовленные после 1 октября 1984 г., не могут использовать этот диапазон и должны были использовать более новые (более высокие) частоты 43-50 МГц, хотя старые телефоны , на более старых частотных парах, все еще может использоваться. [5]
  • 27 МГц, рядом с радиослужбой Citizens Band (CB) с некоторыми частотами 26,010, 26,050, 26,380, 26,419 и 27,095 МГц. Первоначально они были объединены с частотами 1,7 МГц, а затем, позже, с частотами 49 МГц. Сигналы были FM - частотной модуляцией .
  • 43–50 МГц (базовая: 43,72–46,97 МГц, трубка: 48,76–49,99 МГц, FM) Выделено в декабре 1983 г. и одобрено для использования в середине 1984 г. для 10 каналов. 15 дополнительных каналов выделены 5 апреля 1995 г. [6]
  • 900 МГц (902–928 МГц, выделено в 1993 г.)
  • 1,9 ГГц (1880–1900 МГц, используется для связи DECT за пределами США)
  • 1,9 ГГц (1920–1930 МГц, разработан в 1993 г. и выделен в октябре 2005 г., особенно с DECT 6.0 )
  • 2,4 ГГц (2400–2500 МГц, выделено в 1998 г.)
  • 5,8 ГГц (5725–5875 МГц, выделено в 2003 г. из-за перегруженности полосы 2,4 ГГц)

Перенасыщение ранее выделенных частот привело к тому, что пользователи перестали использовать телефонное оборудование, работающее на этих частотах, оставив эти полосы относительно свободными. Радиолюбители следят за использованием старого оборудования с телефонной активностью в диапазоне вещания AM в США, примерно на частотах 27 МГц и на большинстве старых частот 43-50 МГц.

Беспроводные телефоны с частотой 1,7 МГц были самыми ранними моделями, доступными в розничной торговле, и их обычно можно было узнать по большим металлическим телескопическим антеннам. Каналы чуть выше диапазона вещания AM были выбраны пользователем вручную. Некоторые из используемых частот теперь являются частью расширенного диапазона AM-радио, и их может слышать любой, у кого есть AM-радио. Поступают сообщения о людях, которые все еще пользуются этими телефонами и используют их в качестве импровизированных AM-радиостанций, которые можно услышать в нескольких городских кварталах. [7] Эти модели устарели, потому что они восприимчивы к подслушиванию и помехам от флуоресцентного освещения и автомобильных систем зажигания. Однако в идеальных условиях они могут иметь радиус действия 0,5 мили (0,80 км) или больше.

К началу 1990-х годов беспроводные телефоны 43–50 МГц имели большую установленную базу и отличались более короткими гибкими антеннами и автоматическим выбором канала. Из-за их популярности перенаселенность полосы привела к выделению дополнительных частот; Таким образом, производители смогли продавать модели с 25 каналами вместо 10 каналов. Хотя эти модели менее восприимчивы к помехам, чем предыдущие модели AM, они больше не производятся и считаются устаревшими, поскольку их частоты легко слышны практически на любом радиосканере. В усовершенствованных моделях инверсия голоса стала использоваться в качестве основной формы скремблирования, чтобы помочь ограничить несанкционированное подслушивание . [8] Эти телефоны используют диапазон 49,8 МГц (49,830–49,890) с некоторыми беспроводными радионянями..

Беспроводные телефоны с частотой 900 МГц продаются редко, но имеют огромную установленную базу. Характеристики включают еще более короткие антенны, до 30 каналов с автоматическим выбором и более высокую устойчивость к помехам. Доступен в нескольких вариантах; аналоговый, аналоговый с расширенным спектром (полоса 100 кГц), цифровой и цифровой с расширенным спектром, большинство из продаваемых сегодня - это недорогие аналоговые модели, которые по-прежнему подвержены подслушиванию. Цифровые варианты по-прежнему можно сканировать, но они воспринимаются как цифровое шипение и поэтому их трудно подслушивать. Цифровая передача невосприимчива к статическим помехам, но может наблюдаться затухание сигнала (кратковременное молчание), когда телефон выходит за пределы зоны действия базы. Новые варианты цифрового расширенного спектра (DSS) распространяют свой сигнал по диапазону частот, обеспечивая большую устойчивость к замиранию сигнала.Эта технология позволяла распространять цифровую информацию по частям между приемником и базой по частям, делая практически невозможным подслушивание разговора по беспроводной сети. FCC разрешает только телефонам модели DSS передавать с полной мощностью 1 Вт, что позволяет увеличить дальность связи по сравнению с более старыми аналоговыми и цифровыми моделями.[9]

Практически все новые телефоны, продаваемые в США, используют диапазоны 1,9 ГГц, 2,4 ГГц или 5,8 ГГц, хотя устаревшие телефоны могут по-прежнему использоваться на более старых диапазонах. Нет особых требований к какому-либо конкретному режиму передачи в 1.9, 2.4 и 5.8, но на практике они имеют цифровые функции, такие как DSSS , FHSS и DECT .

Некоторые беспроводные телефоны, рекламируемые как 5,8 ГГц, фактически передают от базы к телефону на частоте 5,8 ГГц и передают с телефона на базу на частоте 2,4 ГГц или 900 МГц, чтобы продлить срок службы батареи.

Полоса частот 1,9 ГГц используется популярным телефонным стандартом DECT и считается более безопасной, чем другие общие частоты.

Производительность [ править ]

Многие беспроводные телефоны в начале 21 века являются цифровыми. Цифровые технологии помогли обеспечить чистый звук и ограничить случайное подслушивание. Многие беспроводные телефоны имеют одну главную базовую станцию ​​и могут добавлять до трех или четырех дополнительных баз. Это позволяет использовать несколько голосовых каналов, что позволяет осуществлять трехстороннюю конференц-связь между базами. Эта технология также позволяет использовать несколько трубок одновременно, и до двух трубок могут вести отдельные разговоры с внешними сторонами.

Производители обычно заявляют, что их высокочастотные системы улучшают качество звука и диапазон. В идеальном случае более высокие частоты фактически имеют худшее распространение сигнала, как показывает основное уравнение передачи Фрииса , и потери на трассе имеют тенденцию увеличиваться также на более высоких частотах. Практическое влияние на качество и дальность действия оказывают мощность сигнала , качество антенны , используемый метод модуляции и помехи, которые варьируются в зависимости от местности.

« Обычная старая телефонная служба » (POTS) стационарные предназначены для передачи звука с качеством , которое является только достаточным для того, чтобы стороны понимали друг друга. Типичная полоса пропускания составляет 3,6 кГц; только часть частот, которые люди могут слышать, но достаточно, чтобы сделать голос разборчивым. Ни один телефонный аппарат не может улучшить это качество, поскольку это ограничение самой телефонной системы. Однако более качественные телефоны могут передавать этот сигнал на трубку с меньшими помехами в большем диапазоне. Большинство беспроводных телефонов, независимо от того, какой диапазон частот или метод передачи используется, вряд ли когда-либо будут точно соответствовать качеству звука высококачественного проводного телефона, подключенного к хорошей телефонной линии.. Это ограничение вызвано рядом проблем, включая следующие:

  • Самостоятельный сигнал : слышать собственный голос, эхом отражающийся в динамике приемника.
  • Заметное количество постоянного фонового шума (это не помехи от внешних источников, а шум внутри беспроводной телефонной системы)
  • Частотная характеристика не является полной частотной характеристикой проводного стационарного телефона.

Большинство производителей заявляют, что для их систем с частотой 2,4 и 5,8 ГГц диапазон составляет около 30 метров (98 футов), но недорогие модели часто не соответствуют этому заявлению.

Однако более высокая частота часто дает преимущества. Полосы 900 МГц и 2,4 ГГц все чаще используются для множества других устройств, включая радионяню , микроволновую печь , Bluetooth и беспроводную локальную сеть ; таким образом, вероятно, что беспроводной телефон будет испытывать помехи от сигналов, транслируемых этими устройствами, а также сам может создавать помехи. Беспроводной телефон также может мешать стандарту беспроводной связи 802.11a , поскольку стандарт 802.11a может быть настроен для работы в диапазоне 5,8 ГГц. Однако это можно легко исправить, перенастроив устройство беспроводной локальной сети для работы в диапазоне от 5,180 ГГц до 5,320 ГГц.

Новый диапазон 1,9 ГГц зарезервирован для использования телефонами, использующими стандарт DECT , что должно избежать проблем с помехами, которые все чаще встречаются в нелицензированных диапазонах 900 МГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц.

Безопасность [ править ]

Многие аналоговые телефонные сигналы легко улавливаются радиосканерами , что позволяет любому, кто находится в пределах досягаемости, прослушивать разговоры (хотя это незаконно во многих странах). Хотя многие такие аналоговые модели все еще производятся, доступны современные цифровые технологии, снижающие риск подслушивания . Цифровой расширенный спектр (DSS) обычно использует скачкообразную перестройку частоты для распространения аудиосигнала (с полосой пропускания 3 кГц) в гораздо более широком диапазоне частот псевдослучайным образом. Распространение сигнала на более широкую полосу пропускания является формой избыточности и увеличивает отношение сигнал / шум., что обеспечивает большую дальность действия и меньшую восприимчивость к помехам. Более высокие полосы частот предоставляют больше места для этих широкополосных сигналов.

Для аналогового приемника, такого как сканер, сигнал DSS звучит как всплески шума. Только базовый блок, использующий совпадающее псевдослучайное число, может декодировать сигнал, и он выбирает один из тысяч таких уникальных кодов каждый раз, когда трубку возвращают в подставку. Кроме того, цифровой характер сигнала увеличивает его устойчивость к шуму, а некоторые системы даже шифруют цифровой сигнал для дополнительной безопасности.

Беспроводные телефоны [ править ]

Существуют переносные беспроводные телефонные трубки, которые не привязаны к какой-либо конкретной базовой станции, но также не используют традиционные сети мобильной (сотовой) связи. В них чаще всего используются цифровые технологии, такие как DECT , нелицензированный спектр 2,4 ГГц или технология беспроводной локальной сети на основе стандартов 802.11a / b / g. Трубка беспроводного телефона должна подключаться к точке беспроводного доступа или базовой станции , поддерживающей ту же технологию. Также требуются функция управления вызовами и шлюз в коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN). Это может или не может быть интегрировано в базовую станцию. Передачи голоса по IP - услуги можно использовать по телефонам , которые используют беспроводной доступ к даннымточек, таким образом используя широкополосное подключение к Интернету, чтобы отложить подключение к PSTN к удаленному шлюзу, управляемому поставщиком услуг, недалеко от пункта назначения вызова. Аналоговые эквиваленты существуют и могут обеспечить более широкий охват, но с потенциальной потерей конфиденциальности и качества голоса. Большинство цифровых систем имеют встроенное шифрование или предлагают дополнительное шифрование. [10]

Здоровье и безопасность [ править ]

Основная статья: Беспроводные электронные устройства и здоровье

В отличие от проводных телефонов, которые питаются от батарей центральной станции телефонной компании, для работы базовой станции беспроводного телефона требуется электричество. Во время отключения электроэнергии беспроводная базовая станция не будет работать, в то время как проводные устройства могут продолжать работать. [11]

См. Также [ править ]

  • Carterfone
  • Альянс конвергенции фиксированной и мобильной связи
  • Мобильный телефон
  • Персональная мобильная телефонная система (PHS) в Японии и Китае
  • Расширенный спектр

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Как работают беспроводные телефоны» . 2000-12-11 . Проверено 16 августа 2017 .
  2. ^ "Телефонные коллекторы" .
  3. ^ Патент США 3449750 ДУПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИОСВЯЗИ И СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ПОРТАТИВНОГО ТЕЛЕФОНА ... GH SWEIGERT
  4. ^ "Обслуживание беспроводных телефонов" Кристофера Кайта, Радиоэлектроника , май 1985 г., страницы 77-80, 118.
  5. ^ «Беспроводные телефоны становятся лучше, безопаснее» . Пост-Полумесяц . 19 мая 1985 г. с. D-6 . Проверено 24 августа 2017 г. - через Newspapers.com.
  6. ^ «FCC утверждает 25 каналов для телефонов» . Newspapers.com . 6 апреля 1995 г. с. 8B . Проверено 24 августа 2017 .
  7. ^ "Техническое описание и примечания к применению беспроводного телефона 1,7 МГц - Архив технических данных" . www.datasheetarchive.com . Проверено 23 марта 2021 .
  8. ^ бходжи (2018-04-24). «Беспроводные телефонные системы - беспроводная и мобильная связь. Вопросы и ответы» . Санфоундри . Проверено 23 марта 2021 .
  9. ^ «Как работают беспроводные телефоны» . HowStuffWorks . 2000-12-11 . Проверено 23 марта 2021 .
  10. ^ «Лучший беспроводной телефон» . Нью-Йорк Таймс . 2020-10-15. ISSN 0362-4331 . Проверено 23 марта 2021 . 
  11. ^ Харрис Дж. Эндрюс, Дж. Александр Бауэрс, Карманное руководство по выживанию при бедствии: что делать, когда гаснет свет , Саймон и Шустер, 2010 ISBN 151072043X , глава 2 «Подготовка к отключению электроэнергии » 

Патенты [ править ]

  • Патент США 174465 , А.Г. Белл, «Телеграф», выдан 1876-03-07. 
  • Патент США 775337 , ROBERTO LANDELL DE MOTYRA, "БЕСПРОВОДНОЙ ТЕЛЕФОН", выдан 22 ноября 1904 г. 
  • Патент США 3449750 , GH Sweigert, «Устройство дуплексной радиосвязи и сигнализации», выдан 10 июня 1969 г. 
  • Ссылка на патенты

Внешние ссылки [ править ]

  • Обзор распределения частот для беспроводных телефонов
  • Решение о картерфоне
  • Как работают беспроводные телефоны
  • Информация о беспроводных телефонах Digital Spread-Spectrum