Как работает мобильный (сотовый) телефон. Структурная схема GSM сотового телефона

Общее устройство RF цепей мобильного телефона helpmymac wrote in April 9th, 2013

Занимаясь ремонтом сотовых телефонов вы просто обязаны знать устройство RF-цепей. Понимая устройство этой части телефона у вас не возникнет вопросов при решении проблем типа "Нет сигнала", "Слабый сигнал" и т.п. RF часть отвечает за радио-частотную составляющую мобильного телефона, то есть за прием и передачу данных.

Давайте посмотрим на блок-схему и разберемся как она работает.
В обычном положении (когда никто не звонит и не в данный момент не отправляется SMS) телефон работает на прием. Так называемая RX часть всегда активна и готова принять информацию, а Antenna Switch открыта в направлении RX.

Во время звонка или отправки SMS, Antenna Switch закрывается в направлении RX и переключается в сторону TX. Все данные обрабатываются в Baseband processor, то есть полученные данные идут прямиком на него. И перед отправкой данные тоже первоначально обрабатываются в Baseband processor.

Давайте рассмотрим все компоненты подробнее:
RF Reciver (радио частотный приемник)
RF Reciver называется RX, эта микросхема отвечает за прием сигнала. Неисправность этой микросхемы приведет к тому, что телефон не сможет получать любые данные.

RF Transmitter (радио частотный передатчик)
RF Transmitter называется TX, он отвечает за передачу данных с мобильного телефона. Неисправность этой части приведет к невозможности передачи данных с телефона.

Power Amplifier RFPA (Radio Frequency Power Amplifier)
RFPA это усилитель. Сигнал выйдя с TX попадает на RFPA и лишь потом попадает на антенну. В современных телефонах изготавливают два усилителя на разные диапазоны. Когда телефон никуда не звонит, то RFPA ничего не потребляет. Когда же мы решим позвонить, усилитель мощности начинает потреблять 1А. Потом базовая станция дает команду снизить мощность. При неисправности RFPA сигнал будет теряться или индикация сигнала будет скакать. Неисправная RFPA может потреблять ток более 2А.

Antenna. Плохой сигнал может быть следствием повреждения антенны.

Antenna switch. Работает как канал, который регулирует куда переправлять данные. Либо прием данных в RX, либо передача данных с TX. При неисправности, может находиться в закрытом положении и вследствие чего будет отсутствие сигнала.

RF часть обычно спрятана под металлическим экраном, в отличие от Baseband Processor. Это связано с тем, что она подвержена радио-частотным помехам и именно поэтому ее защищают от внешних воздействий.

Сотовая связь считается одним из самых полезных изобретений человечества - наряду с колесом, электричеством, интернетом и компьютером. И лишь за несколько десятилетий эта технология пережила целый ряд революций. С чего начиналось беспроводное общение, как работают соты и какие возможности откроет новый мобильный стандарт 5G?

Первое использование подвижной телефонной радиосвязи относится к 1921 году - тогда в США полиция Детройта использовала одностороннюю диспетчерскую связь в диапазоне 2 МГц для передачи информации от центрального передатчика к приемникам в автомобилях полицейских.

Как появилась сотовая связь

Впервые идея сотовой связи была выдвинута в 1947 году - над ней работали инженеры из Bell Labs Дуглас Ринг и Рэй Янг. Однако реальные перспективы ее воплощения стали вырисовываться только к началу 1970-х годов, когда сотрудники компании разработали рабочую архитектуру аппаратной платформы сотовой связи.

Так, американские инженеры предложили размещать передающие станции не в центре, а по углам «ячеек», а чуть позже была придумана технология, позволяющая абонентам передвигаться между этими «сотами», не прерывая связи. После этого осталось разработать действующее оборудование для такой технологии.

Задачу успешно решила компания Motorola - ее инженер Мартин Купер 3 апреля 1973 года продемонстрировал первый работающий прототип мобильного телефона. Он позвонил начальнику исследовательского отдела компании-конкурента прямо с улицы и рассказал ему о собственных успехах.

Руководство Motorola немедленно вложило в перспективный проект 100 миллионов долларов, однако на коммерческий рынок технология вышла только через десять лет. Такая задержка связана с тем, что сначала требовалось создать глобальную инфраструктуру базовых станций сотовой связи.

На территории США этой работой занялась компания AT&T - телекоммуникационный гигант добился от федерального правительства лицензирования нужных частот и построил первую сотовую сеть, которая охватила крупнейшие американские города. В качестве первого мобильника выступила знаменитая модель Motorola DynaTAC 8000.

В продажу первый сотовый телефон поступил 6 марта 1983 года. Он весил почти 800 граммов, мог работать на одном заряде 30 минут в режиме разговора и заряжался около 10 часов. При этом аппарат стоил 3995 долларов - баснословную сумму по тем временам. Несмотря на это, мобильник мгновенно стал популярен.

Почему связь называется сотовой

Принцип мобильной связи прост - территория, на которой обеспечивается соединение абонентов, разбивается на отдельные ячейки или «соты», каждую из которых обслуживает базовая станция. При этом в каждой «соте» абонент получает идентичные услуги, поэтому сам он никак не чувствует пересечения этих виртуальных границ.

Обычно базовая станция в виде пары железных шкафов с оборудованием и антенн размещается на специально построенной вышке, однако в городе их нередко размещают на крышах высотных зданий. В среднем каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 километров.

Для улучшения качества обслуживания операторы также устанавливают фемтосоты - маломощные и миниатюрные станции сотовой связи, предназначенные для обслуживания небольшой территории. Они позволяют резко улучшить покрытие в тех местах, где это необходимо.Сотовую связь в России объединят с космосом

Находящийся в сети мобильник прослушивает эфир и находит сигнал базовой станции. В современную SIM-карту, кроме процессора и оперативки, вшит уникальный ключ, позволяющий авторизоваться в сотовой сети. Связь телефона со станцией может осуществляться по разным протоколам - например, цифровым DAMPS, CDMA, GSM, UMTS.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Если телефон выходит из поля действия базовой станции, аппарат налаживает связь с другими - установленное абонентом соединение незаметно передается другим «сотам», что обеспечивает непрерывную связь при перемещениях.

В России для вещания сертифицированы три диапазона - 800 МГц, 1800 МГц и 2600 МГц. Диапазон 1800 МГц считается самым популярным в мире, так как сочетает высокую емкость, большой радиус действия и высокую проникающую способность. Именно в нем сейчас работают большинство мобильных сетей.

Какие стандарты мобильной связи бывают

Первые мобильники работали с технологий 1G - это самое первое поколение сотовой связи, которое опиралось на аналоговые телекоммуникационные стандарты, главным из которых стал NMT - Nordic Mobile Telephone. Он предназначался исключительно для передачи голосового трафика.

К 1991 году относят рождение 2G - главным стандартом нового поколения стал GSM (Global System for Mobile Communications). Данный стандарт поддерживается до сих пор. Связь в этом стандарте стала цифровой, появилась возможность шифрования голосового трафика и отправки СМС.

Скорость передачи данных внутри GSM не превышала 9,6 кбит/с, что делало невозможной передачу видео или высококачественного звука. Проблему был призван решить стандарт GPRS, известный как 2.5G. Он впервые позволил пользоваться сетью Интернет владельцам мобильных телефонов.

Такой стандарт уже обеспечил скорость передачи данных до 114 Кбит/c. Однако вскоре он также перестал удовлетворять постоянно растущие запросы пользователей. Для решения этой проблемы в 2000 году был разработан стандарт 3G, который обеспечивал доступ к услугам Сети на скорости передачи данных в 2 Мбита.

Еще одним отличием 3G стало присвоение каждому абоненту IP-адреса, что позволило превратить мобильники в маленькие компьютеры, подключенные к интернету. Первая коммерческая сеть 3G была запущена 1 октября 2001 года в Японии. В дальнейшем пропускная способность стандарта неоднократно увеличивалась.

Наиболее современный стандарт - связь четвертого поколения 4G, которая предназначена только для высокоскоростных сервисов передачи данных. Пропускная способность сети 4G способна достигать 300 Мбит/сек, что дает пользователю практически неограниченные возможности работы в интернете.

Сотовая связь будущего

Стандарт 4G заточен на непрерывную передачу гигабайтов информации, в нем даже отсутствует канал для передачи голоса. За счет чрезвычайно эффективных схем мультиплексирования загрузка фильма высокого разрешения в такой сети займет у пользователя 10-15 минут. Однако даже его возможности уже считаются ограниченными.

В 2020 году ожидается официальный запуск нового поколения связи стандарта 5G, который позволит передачу больших объемов данных на сверхвысоких скоростях до 10 Гбит/сек. Кроме этого, стандарт позволит подключить к высокоскоростному интернету до 100 миллиардов устройств.

Именно 5G позволит появиться настоящему интернету вещей - миллиарды устройств будут обмениваться информацией в реальном времени. По оценке экспертов, сетевой трафик скоро вырастет на 400%. Например, автомобили начнут постоянно находиться в глобальной Сети и получать данные о дорожной обстановке.

Низкая степень задержки обеспечит связь между транспортными средствами и инфраструктурой в режиме реального времени. Ожидается, что надежное и постоянно действующее соединение впервые откроет возможность для запуска на дорогах полностью автономных транспортных средств.

Российские операторы уже экспериментируют с новыми спецификациями - например, работы в этом направлении ведет «Ростелеком». Компания подписала соглашение о строительстве сетей 5G в инновационном центре «Сколково». Реализация проекта входит в государственную программу «Цифровая экономика», недавно утвержденную правительством.

Устройство мобильного телефона.

Процессор и память

Мобильный телефон, как и любой компьютер, работает по программе, записанной в микросхемах памяти. Разные производители мобильных телефонов используют процессоры либо собственной разработки, либо сторонних производителей. Если микропроцессор собственный, то, скорее всего, он включает в себя функциональные узлы, которые традиционно не принято отождествлять с микропроцессором. Это может быть обработка звука, управление звонком и т.п.
Некоторые телефоны содержат (к примеру, SonyEricsson) содержат 2 процессора - основной Main CPU (микросхема AVR) и Modem CPU (микросхема ARM). Main CPU служит для большинства функций телефона, включая языковые пакеты. Modem CPU служит для инфракрасной связи (IRDA), Bluetooth и для передачи данных и факсов.
Очень важным элементом в микропроцессорной системе является память. Рассмотрим этот вопрос подробнее, так как в классификации микросхем памяти многие путаются.

Микросхемы памяти по назначению условно можно разделить на следующие две большие группы.

1. ROM (Read Only Memory) - память, предназначенная в конкретной микропроцессорной системе только для чтения (русскоязычное название - ПЗУ - постоянное запоминающее устройство, хотя это название не совсем корректное). Используется для хранения программ.

Эти микросхемы в свою очередь подразделяются на:
- энергозависимые и энергонезависимые - по степени зависимости от электропитания;
- однократно программируемые (PROM - Programmable ROM) и многократно программируемые (EPROM - Erasable Programmable ROM или Electrically Programmable ROM - стираемые программируемые ROM или электрически программируемые ROM) - по количеству циклов записи;
- с ультрафиолетовым, рентгеновским или электрическим (EEPROM - Electronically Erasable PROM и Flash) стиранием, по методу стирания перед записью.

2. RAM (Random Access Memory) - память с произвольным доступом, в конкретной микропроцессорной системе используемая как оперативная. Подразделяется на:
- статическую (SRAM) и динамическую (DRAM) в зависимости от метода хранения информации. Динамическая использует для хранения информации электрическую емкость, энергию которой нужно периодически пополнять - отсюда и название;
- энергозависимую и энергонезависимую - по степени зависимости от электропитания.

В мобильных телефонах применяется Флэш (Flash), EEPROM (в последнее время уже не применяют) и DRAM. Главная отличительная особенность EEPROM и Flash - возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. Рассмотрим EEPROM и Flash подробнее.

EEPROM - позволяет производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока. Это относительно длительный процесс. Однако стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальные. EEPROM - энергонезависимая память. А недостатком является высокая стоимость.

Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти.
Является аналогом жесткого диска, т.к. считывание и запись осуществляются последовательно бит за битом.

Переводы слова flash: короткий кадр (фильма), вспышка, пронестись, мигание, мелькание, отжиг (стекла). Флэш-память получила свое название благодаря тому, как производится стирание и запись данного вида памяти. Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти (в начале 1980-х) как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти in a flash - в мгновение ока.
Флэш-память исторически происходит от ROM памяти и функционирует подобно RAM. Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. В отличие от DRAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.
Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10 000 до 1 000 000 для разных типов).
Основное преимущество флэш-памяти перед жесткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жестких дисках, кассетах и других механических носителях информации большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.
Итак, благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в мобильных телефонах.
Основное отличие флэш-памяти от EEPROM заключается в том, что стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определенного блока (кластера, кадра или страницы). Стирать можно как блок, так и содержимое всей микросхемы сразу. Таким образом, для того, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок, где содержится подлежащий изменению байт, стирается содержимое блока, изменяется значение байта в буфере, после чего производится запись измененного в буфере блока. Такая схема существенно снижает скорость записи небольших объемов данных в произвольные области памяти, однако значительно увеличивает быстродействие при последовательной записи данных большими порциями. Информация, записанная на флэш-память, может храниться длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жестких дисков).

Устройство памяти.

Процессоры мобильных телефонов работают с двумя видами памяти.
1. ROM (Read Only Memory) - память, предназначенная только для чтения в процессе работы телефона с возможностью записи в нее при перепрограммировании. Небольшая область ROM, предназначенная для программ начальной загрузки (аналог BIOS ПК), находится в процессоре. Основная область ROM использует микросхему Flash (флэш)-памяти. С этой микросхемой и производится основной обмен при перепрограммировании. Эта память энергонезависимая - при отключении питания информация сохраняется. Применяются также дополнительные области на съемных флэш-картах.
2. RAM (Random Access Memory) - память с произвольным доступом, используемая как оперативная, т.е. для временного хранения данных. Эта память энергозависимая – при отключении питания информация исчезает. В нее загружается и затем работает операционная система. Иногда является встроенной в процессор. Во многих телефонах для нее используется отдельная микросхема.

Весь объем памяти, с которой может работать процессор телефона, заполняется данными, которые имеют свое назначение и определенное местоположение. Рассмотрим карту распределения памяти телефона

Как уже упоминалось, вся область памяти состоит из двух частей – ROM и RAM. Рассмотрим их по порядку.

Процессоры всех телефонов имеют в своем составе небольшую область ROM, в которой располагаются:
- программа начальной загрузки, начинающая работать при включении телефона;
- программа, управляющая начальным процессом обмена данными с компьютером.

Вся остальная, гораздо более значительная часть ROM, располагается в микросхеме Flash-памяти, а также на съемных картах. Flash-памяти, в свою очередь, условно делится на следующие основные области:
- BOOT CORE – загрузчик операционной системы.
- EEPROM - эта область содержит настройки телефона (заводской номер телефона (IMEI), коды блокировок сети, пользователя, калибровки радиотракта, игры, установки для дисплея и многое другое...) и появилась потому, что новые телефоны уже не имеют отдельной микросхемы EEPROM.
- LANG, PPM – блок данных, в котором хранится языковой пакет. Так как существует большое количество языков и шрифтов во всем мире, в одном PPM-блоке может храниться от 1 до 20 языков. Смена языкового пакета это основная причина смены PPM. Перезапись PPM-блока такой же версией, производится в случае повреждения данных.
- MCU – основная программа (операционная система) со всеми, необходимыми для работы телефона, функциями. MCU от одной модели нельзя использовать для другой. Замена MCU делается для устранения заводских недостатков или добавления новых функций, а также в случае повреждения данных во флэш-памяти (программный ремонт).
- OTP – единожды программируемая область памяти, в которой содержатся "отпечатки пальцев" телефона - информация, которая присуща только данному телефону без права её изменения.
- CONTENT - картинки, мелодии, JAVA-приложения, звонки, SMS-сообщения, адресная книга и др. Для этой области может использоваться съемная карта (MMC или FLEX).
- FS – файловая система, в которой располагается CONTENT.

ROM (Flash-память) является аналогом жесткого диска, который хранит данные операционной системы. Однако сама операционная система работает из RAM (оперативной памяти), куда она загружается после включения питания телефона. RAM содержится либо в отдельной микросхеме, либо встраивается в процессор.

Возможны несколько способов подключения мобильного телефона к компьютеру:

I . Подключение телефон-компьютер (А)

Подобное подключение осуществляется с помощью Data-кабеля, который соединяет информационный выход телефона с портом компьютера.

Подключение к компьютеру открывает следующие возможности:

2. Возможно пополнять, удалять, изменять телефонную книгу на компьютере.

3. Возможно записать в телефон различный контент (мелодии, картинки, и т.п.).

4. Возможно отправлять и принимать SMS-сообщения (короткие текстовые) с клавиатуры компьютера, используя телефон как беспроводной модем (GSM модем) - нужно учитывать, что за такие SMS тоже надо платить.

Кабели бывают 4х видов, COM, USB->COM, LPT,USB:

COM обеспечивают согласование электрического интерфейса мобильного телефона с интерфейсом RS 232.

RS-232 - интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 20 м. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.

В RS-232 используются два уровня сигналов: логические 1 и 0. Логическую 1 иногда обозначают MARK, логический 0 - SPACE . Логической 1 соответствуют отрицательные уровни напряжения (-3..-10), а логическому 0 – положительные (+3..+10).

Схема микросхемы MAX-232 преобразователь интерфейса.

В этой схеме используется двухпроводный двунаправленный последовательный интерфейс (универсальный, FBus) – использует два провода для передачи информации в двух направлениях (Tx – передача - Transmit, Rx – прием - Receive) и GND – земля (см ниже рисунок). Питание + 5В удобнее всего взять непосредственно из компьютера (например, из разъема USB). Сигналы ignition/autoignition подаются на вход напряжения зарядки телефона. Светодиоды служат для индикации обмена.

Однопроводный двунаправленный последовательный интерфейс (MBUS, CBUS) – использует один провод для передачи информации в двух направлениях и GND – земля. Применяется в телефонах Nokia и Bosch для работы с EEPROM и для синхронизации с компьютером. Он получается если в предыдущей схеме Rx и Tx соединить по схеме на рисунке.

Работа USB ->COM кабелей выглядит чуть сложнее, сначала на компьютере создается виртуальный COM порт, а затем с этим портом происходит согласование электрического интерфейса телефона. Для решение этой задачи была разработана микроcхема PL 2303.

2.1 Установка драйвера для USB дата-кабеля

Драйвер нужно устанавливать при отключенном USB-кабеле, то есть дата-кабель не должен быть подключен к компьютеру.

Инсталлируем драйвер для USB-кабеля.

Открываем папку с драйвером, вы увидите две папки: папку INF и папку SETUP. Открываем папку SETUP и видим файл PL-2303 Driver Installer запускаем его. Программа предлагает вам начать установку драйвера. Нажимаем кнопку Next, и начинается установка драйвера. После нажатия на кнопку Finish установка драйвера завершена.

Перегружаем компьютер. Подключаем кабель к USB-порту. Автоматически находятся и распознаются новые устройства. Система сообщает Вам об этом в правом нижнем углу панели задач.

Для настройки программы для работы с телефоном Вам обязательно понадобится информация о том, какой COM-порт эмулируют драйверы дата-кабеля.

Нажимаем по папке "Мой компьютер" правой кнопкой мыши и выбираем раздел "Свойства" -> вкладка "Оборудование" -> раздел "Диспетчер устройств" -> раздел "Порты (COM & LPT)"

Находим Prolific USB-to-Serial Comm Port (COM*), где * - виртуальный СОМ-порт, который будет использоваться при работе с кабелем.

Нажимаем мышкой на Prolific и правой кнопкой выбираем "Свойства" - вкладка "Параметры порта" - скорость устанавливаем на 115200.

Подключаем телефон к дата-кабелю.

Запускаем программу для работы с телефоном и выставляем используемый драйвером СОМ-порт, а так же скорость работы порта (зависит от модели аппарата, в большинстве случаев 115200 или 57600 бит/с).

Параллельный интерфейс LTP используется для увеличения скорости обмена для перепрограммирования телефонов Nokia, некоторых моделей SonyEricsson, Sagem. Для старых типов Nokia этот интерфейс получил название Nokia flasher, где помимо Rx, Tx и Gnd, используются сигналы MBUS и BTEMP. Используется микросхема 74HC14 (аналог 1564ТЛ2 - шесть триггеров Шмидта). Питание + 5В удобнее всего взять непосредственно из компьютера (например, из разъема USB).

USB – интерфейс. Основная особенность стандарта - возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает возможность подключения устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов. Питание маломощных устройств подается с самой шины. Скорость шины достаточна для подавляющего большинства периферийных устройств. USB – интерфейс работает с новыми моделями Motorola на платформе P2K. На его основе созданы специализированные программаторы, в том числе и эмулирующие работу обычного COM-порта. Цоколевка розетки разъема, устанавливаемой в компьютере, приведена на рисунке, а назначение контактов в таблице.

Таблица. Назначение контактов разъема USB.

Большинство программ работают через универсальный интерфейс. Достаточно собрать приведённую выше схему, найти соответствующий разъём телефона, правильно коммутировать сигналы Rx, Tx, Gnd и +5В и соединить интерфейс с телефоном. Цоколевку (распиновку) разъемов многих телефонов можно найти по адресу http://pinouts.ru

Особенности программирования используя канал A

Этот раздел начинает ознакомление с методиками программирования мобильных телефонов. Начнем с телефонов производства Siemens х35, х45 серий и Nokia платформы DCT-3. Здесь и далее буква «x» обозначает серии данного модельного ряда: «c», «s», «m», «me», «sl». Вы сможете менять версии программного обеспечения в мобильном телефоне с целью русификации или даже восстановления (программного ремонта), а также снимать ограничения на уровне пользователя или оператора («разлочивать»).

Телефоны Siemens x35-x45

Для программирования потребуется двухпроводный двунаправленный (FBUS) интерфейс. Расположение и назначение контактов в разъеме телефона показано на рисунке. Разъем для кабеля «телефон – интерфейс» можно сделать, взяв 2 разъема от «зарядок». Из одного разъема необходимо аккуратно вынуть недостающие в первом контакты.

Для программирования потребуются: свободный COM-порт (RS – 232) компьютера, интерфейс и телефон с заряженным аккумулятором. Обмен компьютера и телефона начинается либо после кратковременного нажатия кнопки включения телефона (при этом телефон вырабатывает сигнал ignition – "зажигание"), либо по сигналу компьютера autoignition, который подается на вход напряжения зарядки телефона (Charge voltage). В общем случае подтверждение каких-либо операций в программе осуществляется кратковременным нажатием кнопки включения телефона. После соединения между собой компьютера, интерфейса и телефона приступаем к процессу программирования.

Структура программного обеспечения и источники его распространения.

Программное обеспечение, хранящееся в микросхеме Flash-памяти для простоты понимания можно условно разделить на две большие области: firmware и EEPROM.
Для работы с областью firmware телефонов Siemens была создана специальная заводская утилита WinSwup, которая позволяет полностью заменить как версию программного обеспечения, так и язык меню. При этом новая версия размещается в «теле» WinSwup. Таким образом, сколько версий программного обеспечения, столько и WinSwup-ов, коллекцию которых можно найти на портале www.allsiemens.ru/flash
Кроме этого, есть возможность работать с пользовательской версией WinSwup, распространяемой непосредственно с официальной страницы производителя www.benqmobile.com
В компьютерном представлении WinSwup выглядит как исполняемый ехе-файл, название которого можно представить как Name_XX_YY_ZZ.exe, где:
Name – модель телефона, под который написана утилита (может и отсутствовать) XX – версия программного обеспечения YY – номер языкового пакета («04», «91» - говорит о наличии русского языка в меню) ZZ – номер системы интуитивного набора T9 текста («05» - наличие «русского Т9»)

В самом телефоне эту же информацию можно увидеть в специальном сервисном меню, вызываемого путём нажатия комбинации клавиш: *#06# плюс «левая клавиша выбора» (left softkey).
С помощью WinSwup нельзя оперировать с областью памяти EEPROM. Если это необходимо, на свой страх и риск можно использовать программу freia, с помощью которой можно работать не только с EEPROM, но и со всей прошивкой в целом (fullflash).

Работу начинаем с настройки программы Serial Config (рисунок 6), где следует указать номер COM-порта, к которому подключен интерфейс и Baud - скорость обмена (обычно 115200).

Для запуска процесса программирования существует два варианта действий:
- Если телефон включен и подключен к кабелю - нажать кнопку START.
- Если телефон выключен и подключен к кабелю - поставить галочку для Skip в позиции PreCheck для отключения самотестирования телефона и нажать кнопку START.

Второй вариант нужен для случаев, когда ремонтируемый телефон не включается из-за ошибок, которые могли произойти во время работы по первому варианту. Следует помнить, что при отсутствия режима autoignition, после нажатия кнопки START требуется кратковременно нажать кнопку включения телефона.
В обоих случаях, после завершении процедуры, программа выдаст сообщение, что процесс прошёл успешно со 100% окончанием.

Настройку программы начинаем с клавиши Configuration functions главного меню – Main functions. Устанавливаем COM port of cable - номер COM-порта, к которому подключен интерфейс, скорость обмена - Speed of communication (обычно 115200). Затем необходимо указать тип загрузки - Boot type («normal») и при наличии autoignition в интерфейсе отметить галочкой DTR в меню COM port setup.

Чтение прошивки осуществляется с помощью клавиши Read Flash главного меню – Main functions, с последующим выбором области памяти в меню Presets, которое находится в меню Flashing functions. Эта область в ходе чтения автоматически сохраняется в файл с расширением *.fls. Процесс запускается кнопкой ОК. Процедура отображается в окошке – Process information.

Выбрав область памяти firmware, мы можем сделать, а затем сохранить полную резервную копию всей прошивки телефона. Эту процедуру необходимо провести, прежде всего, для того, чтобы обеспечить возможность восстановления телефона в случае каких-либо неправильных действий. Копия может пригодиться и для восстановления других телефонов данной серии.

Запись прошивки в микросхему Flash-памяти осуществляется кнопкой Write Flash главного меню – Main functions, открывающей меню выбора файла прошивки в формате *.fls, который мы хотим записать. Следует быть внимательным с подставляемыми файлами, а именно чтобы размер записываемого файла совпадал с размером той области памяти, в которую он помещается, иначе на программном уровне телефон будет повреждён.

По окончании программирования необходимо обязательно восстановить заводской номер телефона (IMEI), хранящийся в EEPROM-области памяти телефона, так как вместе с чужой прошивкой мы записываем и чужой EEPROM, а, следовательно, и чужой IMEI. Восстановление осуществляется в следующем порядке (рисунок 10). Нажимаем кнопку Unlocking functions главного меню – Main functions. В открывшемся меню Unlocking functions отмечаем позицию Direct unlock, no map is saved и нажимаем кнопку Use Original IMEI. После этого подтверждаем процедуру кратковременным нажатием кнопки включения на телефоне (ignition). Эта операция приводит к снятию пользовательских и операторских кодировок.

II . Подключение телефон-бокс-компьютер (B - C )

Установка бокса

Установка драйверов

1. Пожалуйста, делайте всё строго по шагам ничего не пропуская

2. Не подключайте бокс/ключ защиты к компъютеру до установки драйверов

Примечание: "x : " обозначает диск, куда был установлен Infinity-Box (например. "C: " или "D: ")

W2K/XP/Vista

1. Запустите: x:\Program Files\InfinityBox\Drivers\Box\e-gate_W2k_XP_Vista\Setup_W2k_XP.exe or Setup_Vista.exe

2. Подключите бокс/ключ к USB порту компьютера, Вы увидите 3 новых устройства в системе:

1. e-gate Virtual Reader Enumerators ->

2. Smart card readers ->

3. e-gate USB Smart Cards -> e-gate USB Smart Card

3. При необходимости выберите драйвера для Unibox:

W98/ME

1. Запустите: x:\Program Files\Infinity Box\Drivers\Box\VC6Redist\vcredist.exe

2. Перезагрузите компьютер

3. Запустите: x:\Program Files\Infinity Box\Drivers\Box\Smart Card Base Components\SCBase.exe

4. Перезагрузите компьютер

5. Запустите: x:\Program Files\Infinity Box\Drivers\Box\e-gate_W98_Me\Setup.exe

6. Перезагрузите компьютер

7. Подключите бокс/ключ к USB порту компьютера, Вы увидите 3 новых устройства в системе:

1. e-gate Virtual Reader Enumerators -> e-gate Virtual Reader Enumerator

2. Smart card readers -> e-gate USB Smart card reader

3. e-gate USB Smart Cards -> e-gate USB Smart Card

8. При необходимости выберите драйвера для Unibox: x:\Program Files\Infinity Box\Drivers\Box\FTDI

9. Перезагрузите компьютер

Проверка результатов установки

Откройте "Диспетчер устройств" и проверьте наличие следующих устройств в системе:

Примечание: номер COM порта может отличаться от указанного на рисунке. Запомните номер COM порта и выбирайте его при использовании программ Infinity-Box.

При подключении телефона к боксу установка дополнительных драйверов для телефона не требуется.

СЛОВАРЬ СЛЕНГА И ОФИЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ

Прошивка (программа, содержимое памяти) – массив данных, предназначенных для управления компонентами системы в целях реализации определенного алгоритма.

Прошивка (процесс - прошить, переписать, профлешить) – программное обеспечение телефона.

Термин "прошивка телефона" означает процесс замены в сотовом телефоне программного обеспечения. Это может выполняться с несколькими целями - установка более нового программного обеспечения, устранение программных сбоев, взлом защиты телефона.

Прошивка телефона производится с помощью специального программного обеспечения и кабелей-переходников между телефоном и компьютером а так же боксов.

Программное обеспечение телефона – набор программ для полноценной работы телефона. Включает в себя операционную систему и набор так называемых прикладных программ, дающих телефону дополнительные возможности (игры, музыка, видео, интернет и пр.).

Операционная система (ОС) - комплекс программ, обеспечивающий выполнение других (в т.ч. прикладных) программ, ввод-вывод данных, управление данными, взаимодействие с оператором (пользователем) и т.п.

Программатор телефона – специальное устройство, с помощью которого производится запись информации из компьютера в память телефона.

Коммутация, синхронизация – связь и согласование работы телефона с компьютером в целях обмена данными.

Дата-кабель (кабель, шнурок) – жгут проводов, соединяющих особым образом телефон с компьютером для обмена данными. Схема соединения зависит от аппаратной реализации того или иного телефона и для разных телефонов принципиально разная.

Интерфейсный кабель - кабель служит для соединения телефона с компьютером. Интерфейсный кабель позволяет выходить в интернет через телефон, отправлять смс, загружать файлы.

Сервисный кабель – служит для соединения телефона с компьютером, имеет дополнительные возможности по программированию телефона.

Оболочка - операционной системы (от англ. shell - оболочка) - интерпретатор команд операционной системы (ОС), обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.

Компаунд - это сырьевая смесь, пластиковые гранулы с разнообразными добавками, которые позволяют обеспечить такие качества, как морозостойкость, ударопрочность, негорючесть, деформации при нагреве и т. п.Компаундной смолой обрабатываются как правила CPU, Flash.

Разъём (коннектор) – электрический соединитель кабеля и устройства. К телефону с помощью разъемов подключаются компьютер, зарядка, наушники и пр.

Интерфейс – совокупность средств и правил для взаимодействия устройств и (или) программ. В простейшем случае это согласующий элемент между компьютером и телефоном (внешний разъем, дата-кабель, программатор, ИК-порт и т.п.).

RS232 (универсальный интерфейс) – аппаратно программный комплекс, являющийся стандартом и составной частью всех компьютеров, предназначенный для обмена информацией последовательным кодом между компьютером и самыми разнообразными внешними устройствами.

Игнишн (Ignition – "зажигание") – сигнал из телефона в компьютер после кратковременного нажатия кнопки включения на телефоне (при этом он продолжает находиться в выключенном состоянии) для запуска процесса перепрограммирования.

Бутлоадер (бут, лоадер, boot, loader, bootloader) – программа самозагрузки, посылаемая компьютером в телефон после получения сигнала "игнишн", размещается в оперативной памяти, чаще всего процессора, и после размещения получает права управлять процессом перепрограммирования (загрузки) памяти телефона.

Глюк, баг, колбасит – сбои или некорректная работа телефона. Происходят либо по вине пользователя либо из-за допущенных ошибок при разработке программного обеспечения на заводе-изготовителе. Могут появляться после некорректной смены программного обеспечения.

Контактная площадка – металлизированное покрытие на плате телефона для электрического соединения (не пайка) деталей телефона. Обычно имеют золотистое покрытие.

Языковой пакет (англ. Language Pack)- набор данных, являющихся частью программного обеспечения телефона, позволяющий использовать тот или иной язык. Содержит в себе язык интерфейса, словари Т9.

ЕЕ prom (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) - содержит область памяти телефона, в которой лежат настройки телефона. То есть все, что меняет пользователь в настройках телефона, записывается именно здесь. Но не все настройки телефона можно поменять с самого телефона. Возможно, сохранить EEprom с телефона на компьютер и изменить некоторые его блоки, это позволит открыть некоторые скрытые пункты настроек. Опасность состоит в том, что там же лежат и настройки радиотракта, который откалиброван на заводе раз и навсегда под конкретный телефон (не модель даже, а именно под каждый аппарат). Для предохранения неприятностей, необходимо делать backup (резервное копирование) - иначе при ошибке постоянная нестабильная работа связи, эхо, слабый сигнал и частая потеря сети неизбежны.

Файловая система, (англ. file system) - регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации, с одной стороны, и API (набор методов (функций), который программист может использовать для доступа к функциональности программного компонента (программы, модуля, библиотеки) для доступа к файлам - с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (блоке флеш-памяти) он записан. Всё, что знает программа - это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе.

Тест Поинт – (TP) это контрольная точка, отвечающая за посылку бутлоадера в телефон при смене программного обеспечения аппарата. На телефонах Siemens 55-ой и 60-ой серии цепь этой контрольной точки (контакт T9 на процессоре) должна быть разомкнута при прошивке. Чаще всего ТП используется для прошивки телефонов Siemens, иногда для телефонов Motorola.Метод работы с ТП для каждого телефона индивидуален (обрезание дорожки, напайка элементов, замыкание на массу).

Донгл (Электронный ключ) (также аппаратный ключ, от англ. dongle) - аппаратное средство, предназначенное для защиты программного обеспечения (ПО) и данных от копирования, нелегального использования и несанкционированного распространения.

Электронный ключ - небольшое по размерам аппаратное устройство.

Основой данной технологии является специализированная микросхема ASIC, либо специализированный защищённый микроконтроллер, имеющие уникальные для каждого ключа алгоритмы работы. Донглы также имеют защищённую энергонезависимую память небольшого объёма, более сложные устройства могут иметь встроенный криптопроцессор (для аппаратной реализации шифрующих алгоритмов), часы реального времени. Аппаратные ключи могут иметь различные форм-факторы, но чаще всего они подключаются к компьютеру через USB-, LPT- или PCMCIA-интерфейсы.

IMEI - International Mobile Equipment Identifier - число, являющееся уникальным для каждого выпущенного мобильного телефона. Устанавливается на заводе при изготовлении, служит для идентификации устройства в GSM сети. Число IMEI обычно можно прочитать на специальной табличке, расположенной под аккумуляторной батареей, а также определить (у большинства аппаратов), введя на клавиатуре следующий код:

Каждая фирма-производитель мобильных телефонов несет ответственность за то, что не существует двух мобильных телефонов с одинаковыми IMEI.

Код IMEI содержит 15 цифр и состоит из четырех частей:

IMEI = TAC + FAC + SNR + SP,

TAC (Type Approval Code) - шестизначный код выбранного типа телефона конкретной серии (первые 2 цифры - код страны фирмы - разработчика)

FAC (Final Assembly Code) - используемый фирмой-разработчиком двузначный код, по которому можно определить страну, где был изготовлен телефон (код страны финальной сборки)

SNR (Serial Number) - шестизначный серийный код, который присваивается конкретному мобильному телефону

SP (Spare) - одна цифра, в зависимости от решения производителя контрольное или резервное число (у старых моделей почти всегда 0).

Коды TAC и FAC могут совпадать у телефонов одного типа и одной партии, выпущенной на одном и том же предприятии. Код SNR всегда индивидуален для каждого мобильного телефона.

Контрольная сумма - некоторое значение, рассчитанное путём применения определенных операций над входными данными.

Контрольная сумма обычно используется для проверки правильности передачи данных по каналам связи или как гарантия происхождения тех или иных данных.

Сервисные коды – коды и комбинации клавиш, активирующие системные настройки. Например: *#06# - IMEI телефона.

Full Flash , (он же ФФ, Фулл) - это полное содержимое памяти телефона, включающее в себя все прочие области памяти телефона.

Бэкап - резервное копирование данных. Позволяет восстановить данные в случаи потеры данных с телефона.

Приложения:

Название, маркировка	Место приобретения.	Назначение
Микросхема MAX232	Магазин радиодеталей	Преобразование интерфейса RS-232
Мкросхема PL2303	Магазин по продаже датакабелей	Эмулятор COM порта
Комплект оборудования Infinity PinFinder + Infinity Dongle + Unibox	Интерент магазин GSMSERVICE	Для программирования, русификации и разблокировки
Мобильный телефон

В теоретической части я не буду углубляться в историю создания сотовой связи, о её основателях, хронологию стандартов и т.д. Кому это интересно – материала предостаточно как в печатных изданиях, так и в сети интернет.

Рассмотрим, что же из себя представляет мобильный (сотовый) телефон.

На рисунке очень упрощённо показан принцип работы:

Рис.1 Принцип работы сотового телефона

Сотовый телефон – это приёмо-передатчик, работающий на одной из частот в диапазоне 850МГц, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц. Причём приём и передача разнесены по частотам.

Система GSM состоит из 3-х основных компонентов, таких как:

Подсистема базовых станций (BSS – Base Station Subsystem);

Подсистема переключения/коммутации (NSS –NetworkSwitchingSubsystem);

Центр управления и обслуживания (OMC – Operation and Maintenance Centre);

В двух словах работает это так:

Сотовый (мобильный) телефон взаимодействует с сетью базовых станций (БС). Вышки БС обычно устанавливают либо на своих наземных мачтах, либо на крышах домов или других сооружений, или же на арендованных уже существующих вышках всяческих ретрансляторов радио/ТВ и т.п., а также на высотных трубах котелен и других промышленных сооружений.

Телефон после включения и всё остальное время мониторит (прослушивает, сканирует) эфир на наличие GSM-сигнала своей базовой станции. Сигнал своей сети телефон определяет по специальному идентификатору. Если таковой имеется (телефон находится в зоне покрытия сети), то телефон выбирает лучшую по уровню сигнала частоту и на этой частоте посылает БС запрос на регистрацию в сети.

Процесс регистрации по сути является процессом аутентификации (авторизации). Его суть заключается в том, что каждая SIM-карта, вставленная в телефон, имеет свои уникальные идентификаторы IMSI (International Mobile Subscriber Identity) и Ki (Key for Identification). Эти самые IMSI и Ki заносятся в базу центра аутентификации (AuC) при поступлении изготовленных SIM-карт оператору связи. При регистрации телефона в сети идентификаторы передаются БС, а именно AuC. Дальше AuC (центр идентификации) передаёт телефону некоторое случайное число, которое является ключом для выполнения вычислений по специальному алгоритму. Это вычисление происходит одновременно в мобильном телефоне и AuC, после чего оба результата сравниваются. Если они совпадают, то SIM-карта признаётся подлинной и телефон регистрируется в сети.

Для телефона же идентификатором в сети является его уникальный номер IMEI (International Mobile Equipment Identity). Этот номер обычно состоит из 15 цифр в десятичном представлении. Например 35366300/758647/0. Первые восемь цифр описывают модель телефона и его происхождение. Оставшиеся – серийный номер телефона и контрольное число.

Данный номер хранится в энергонезависимой памяти телефона. В устаревших моделях этот номер можно сменить с помощью специального программного обеспечения (ПО) и соответствующего программатора (иногда и дата-кабеля), а в современных телефонах он дублируется. Один экземпляр номера хранится в области памяти, которую можно программировать, а дубликат – в зоне памяти OTP (One Time Programming), которая программируется производителем один раз и не имеет возможности перепрограммирования.

Так вот, если даже изменить номер в первой области памяти, то телефон, при включении, сравнивает данные обеих областей памяти, и, если обнаруживаются разные номера IMEI – телефон блокируется. Для чего всё это менять, спросите вы? На самом деле законодательство большинства стран запрещает это делать. Телефон по номеру IMEI отслеживается в сети. Соответственно при краже телефона его можно отследить и изъять. А если успеть изменить этот номер на любой другой (рабочий), то шансы найти телефон сводятся к нулю. Этими вопросами занимаются спецслужбы при соответствующей помощи оператора сети и т.д. Поэтому углубляться в эту тему не стану. Нас интересует чисто технический момент смены номера IMEI.

Дело в том, что при определённых обстоятельствах данный номер может повредиться в результате сбоя ПО или неправильного его обновления и тогда телефон абсолютно не пригоден для эксплуатации. Вот тут на помощь и приходят все средства, чтобы восстановить IMEI и работоспособность аппарата. Подробнее этот момент будет рассмотрен в разделе программного ремонта телефона.

Теперь кратенько о передаче голоса от абонента к абоненту в стандарте GSM. На самом деле это технически очень сложный процесс, который абсолютно отличается от привычной передачи голоса по аналоговым сетям как, например, домашний проводной/радио телефон. Чем-то отдалённо похожи цифровые DECT-радиотелефоны, но реализация всё равно другая.

Дело в том, что голос абонента, прежде чем будет передан в эфир, подвергается множеству преобразований. Аналоговый сигнал разбивается на отрезки длительностью 20мс, после чего преобразовывается в цифровой, после чего кодируется путём применения алгоритмов шифрования с т.н. открытым ключом – система EFR (Enhanced Full Rate - усовершенствованная система кодирования речи, разработанная финской компанией Nokia).

Все сигналы кодека обрабатываются очень полезным алгоритмом на основе принципа DTX (Discontinuous Transmission) –прерывистой передачи речи. Его полезность заключается в том, что он управляет передатчиком телефона, включая его только в том момент, когда начинается произношение речи и отключает в паузах между разговором. Всё это достигается с помощью включенного в кодек VAD (Voice Activated Detector) –детектор активности речи.

У принимаемого абонента все преобразования происходят в обратном порядке.

Устройство мобильного телефона и его основные функциональные узлы (модули).

Любой мобильный телефон – это сложное техническое устройство, состоящее из множества функционально законченных модулей, которые взаимосвязаны между собой и в целом обеспечивают нормальную работу аппарата. Выход из строя хотя бы одного модуля влечёт за собой минимум – частичную неисправность аппарата, максимум – телефон полностью неработоспособен.

Схематически мобильный телефон выглядит так:

Рис.2 Устройство сотового телефона

Назначение и работа отдельных узлов.

1. Аккумуляторная батарея (АКБ) – основной (первичный) источник питания телефона. В процессе эксплуатации имеет одно неприятное свойство – старение, т.е. потеря ёмкости, увеличение внутреннего сопротивления. Это необратимый процесс и скорость старения аккумулятора зависит от многих факторов, ключевыми из которых является правильная эксплуатация и хранение.

Раньше основная масса АКБ для телефонов производилась по технологиям NiCd (на основе никеля и кадмия), NiMH (никель-металлгидрид). В настоящее время данные аккумуляторы сняты с производства. С распространением АКБ на основе технологии Li-Ion (литий-ион), последние показали лучшее соотношение цена-качество, а также имели ряд преимуществ, в частности отсутствие т.н. «эффекта памяти». Продолжительность срока службы составляет примерно 3-4 года. Не так давно на рынке появились Li-Pol (литий-полимерные) аккумуляторы. Они стоят дешевле литий-ионных, но срок службы у них тоже меньше – примерно 2 года.

Современные АКБ признаются работоспособными, если у них сохранилось не менее 80% от номинальной ёмкости. На практике же встречаются АКБ с 50% и меньше. То есть многие пользователи пытаются «выжать» из аккумулятора последние миллиамперы, из-за чего сами потом и страдают, так как нередко изношенный аккумулятор начинает вздуваться, что может приводить к поломкам корпуса телефона, а иногда даже к выходу из строя сетевого зарядного устройства, цепей зарядки телефона, контролера питания. Так что, на АКБ денег экономить не стоит. Телефону тоже нужно хорошее питание

Особого ухода АКБ не требуют. Главное, не допускать переохлаждения в зимнее время (до -10°С), т.к. ускоряется разряд и старение. А так же нагрев до 50-60°С и выше. Это опасно – АКБ может попросту вздуться и даже взорваться (именно для литиевых АКБ это критично)!!!

АКБ мобильного телефона состоит из 2-х частей: собственно батареи и маленькой платы электроники-автоматики.

Рис.3 Устройство аккумуляторной батареи

На рисунке для наглядности я показал уже испорченную вздувшуюся батарею. Чаще всего это происходит в результате использования дешёвых зарядных устройств, при неисправностях схемы зарядки телефона, а также при выбранных производителем больших зарядных токов (для сокращения времени заряда АКБ). Ну и, конечно же, дешёвые неоригинальные батареи «толстеют» очень быстро.

Что касается платы электроники, то она выполняет защитную функцию, предотвращая как саму батарею, так и телефон от внештатных ситуаций, таких как:

Короткое замыкание (КЗ) питающих клемм аккумулятора;

Перегрев батареи в процессе зарядки и эксплуатации;

Разряд батареи ниже установленной минимально допустимой нормы;

Перезаряд батареи;

При возникновении одной из них, срабатывает т.н. электронное реле и выходные клеммы АКБ обесточиваются.

Как правило, современная АКБ имеет минимум 3 контактных вывода для подключения к батарейному разъему мобильного телефона. Это соответственно «+», «-», и «TEMP» (датчик температуры, с помощью которого контроллер батареи совместно с контроллером питания телефона управляют процессом зарядки батареи, уменьшая или увеличивая зарядный ток, а при перегревах или КЗ вообще отключают батарею от клемм платы электроники).

Рис.4 Расположение контактов АКБ

Следует заметить, что у разных производителей расположение контактов может отличаться!!!

Основными характеристиками АКБ являются:

Номинальное напряжение – как правило 3,6 – 3,7Вольт. Для полностью заряженного аккумулятора 4,2 – 4,3 Вольт.

- ёмкость – для современных телефонов примерно от 700мА до 2000мА и более.

Внутреннее сопротивление - чем меньше - тем лучше (примерно до 200 миллиОм)

2. Контроллер питания – служит для преобразования напряжения АКБ в несколько видов напряжений для питания отдельных узлов и устройств телефона, таких, как CPU (центральный процессор), RAM и ROM (микросхемы памяти), всевозможных усилителей, иногда подсветок клавиатуры и дисплея и т.д., а так же управляет процессом зарядки АКБ. Совместно с процессором активирует встроенные в него или же внешние усилители звука разговорного динамика, микрофона, буззера (полифонического громкоговорителя). Плюс ко всему обеспечивает обмен данными с SIM-картой.

Конструктивно выполнен в виде отдельного чипа. Иногда может быть совмещён с процессором (китайские подделки известных брендов типа Nokia N95 и т.д.)

При нормальной эксплуатации телефона контроллер питания редко выходит из строя. Чаще всего это случается во время зарядки при перегреве или при использовании неоригинального или неисправного зарядного устройства(ЗУ). Реже - если телефон подвергся воздействию влаги, был сильно ударен.

Внешний вид представлен на рис.2 и может отличаться (зависит от конкретной модели телефона и его производителя).

3. SIM-holder (sim – коннектор) – держатель SIM – карты. Исходя из названия – служит для подключения SIM – карты к телефону. Конструкция практически одинакова для всех телефонов, так как современные SIM – карты приведены к одному стандарту. Имеет в себе 6 (редко 8) подпружиненных контактов, с помощью которых осуществляется электрическая связь SIM – карты и контроллера питания либо процессора. Отличаются лишь конструкцией крепления (удерживания) SIM – карты. К поломкам можно отнести обламливание контактов при частой смене SIM – карт или же неумелом (неправильном) их извлечении, когда пользователь начинает применять подручные средства для подковыривания SIM – карты для дальнейшего захвата пальцами и извлечения из держателя. Часто к этому прибегают наши прекрасные дамы, используя свои длинные, с дорогим маникюром ногти. В итоге – страдает и телефон и маникюр

Специального ухода коннектор не требует. Но бывают случаи (опять таки зависит от пользователя), когда контакты окисляются, засоряются, теряют свои пружинящие свойства. В таком случае допускается ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО!!! протереть их стирательной резинкой (ластиком) и ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО!!!, слегка, иголкой или деревянной зубочисткой подогнуть контакты вверх.

При описанных выше неисправностях SIM – холдера (держателя), телефон не будет «видеть» вашу SIM – карту и постоянно будет выводить на дисплей сообщение типа: «Вставьте SIM – карту». Сломанные держатели ремонту не подлежат и требуют замены на новые.

4. Микрофон – служит для преобразования голоса пользователя в слабые электрические сигналы с целью их дальнейшего усиления, преобразования и отправки в эфир. В сотовых телефонах бывают двух типов: аналоговые и цифровые. Последние имеют более сложную конструкцию и требуют больше трудозатрат при демонтаже и замене.

Микрофоны теряют свои эксплуатационные характеристики или выходят из строя в основном при загрязнении, попадании воды, при ударах телефона (особенно это касается цифровых микрофонов, т.к. они сами по себе очень хрупкие).

При неисправностях микрофона в телефоне могут быть такие дефекты:

Второй абонент не слышит пользователя вообще;

Второй абонент слышит пользователя очень слабо;

В слуховом (разговорном) динамике слышен треск (т.н. наводка GSM – сигнала). Такой же шум можно услышать, поднеся сотовый телефон в режиме разговора или отправки sms к работающему радиоприёмнику, усилителю, компьютерным колонкам и т.д. Как привило, микрофоны не ремонтируются и подлежат замене (кроме случаев засорения отверстий, звуководов корпуса мобильного телефона. Их следует просто очистить от пыли, грязи и т.д.)

5. Динамик (разговорный динамик) – служит для преобразования электрических сигналов в звуковые колебания. То есть работает в обратном порядке микрофона. Один абонент говорит в микрофон, который преобразовывает голос в эл. сигналы, далее эти сигналы преобразовываются (см. описание выше), излучаются в эфир. Второй абонент принимает эти сигналы телефоном и слышит их в динамике телефона.

В большинстве телефонов установлено несколько динамиков – отдельно разговорный и отдельно полифонический. Полифонический динамик воспроизводит мелодию при входящем вызове, смс и т.д. Но есть телефоны (в большинстве фирмы Samsung), где роль разговорного и полифонического выполняет один и тот же динамик. Только при воспроизведении мелодии или других сигналов активируется дополнительный усилитель мощности звука. К неисправностям динамиков можно отнести частичную неисправность и полную. Частичная – это воспроизведение речи или музыки очень тихо, с хрипами и неприятным звоном. Это можно устранить, но лишь в тех случаях, когда, после внешнего осмотра будет видно, что динамик засорён посторонними предметами. Например такими, как очень мелкая металлическая стружка, которая любит проникать через специально отведённые отверстия для выхода звука динамика. Это обусловлено тем, что динамик в своей конструкции содержит постоянный магнит. Вот он и примагничивает к себе мелкие металлические предметы. Лично я сторонник замены таких динамиков на новые. Во-первых, это сэкономит вам время, которое вы будете тратить на чистку, а его вам понадобиться немало. Во-вторых, редко бывает, что после чистки динамик работает так же чисто, без искажений и так же громко. Так что, не думайте – сразу меняйте на новый. Особенно, если это телефон не ваш, а пришёл в ремонт.

Полная – отсутствие звука вообще. Причина – обрыв провода звуковой катушки динамика. Решается только заменой динамика. О том, как проверить динамик на исправность (целостность) я напишу ниже.

6. Спикер(буззер, звонок, полифонический динамик – это всё одно и то же) – тот же динамик, только в большинстве случаев предназначен для воспроизведения мелодии звонка, смс, MP3 и т.д. Но, как говорилось выше, может использоваться и для разговора. Неисправности и способы устранение такие же, как и для разговорного динамика.

7. Центральный процессор (CPU) – является основным устройством мобильного телефона. Это тот же процессор, который присутствует в любом персональном компьютере, ноутбуке и т.д., только немножко поменьше и попримитивнее. Предназначен для выполнения машинных команд, инструкций и операций, предусмотренных программным обеспечением (прошивкой –разг.) телефона, а также чёткого взаимодействия с остальными модулями и устройствами и последующего управления ими. Одним словом, процессор – это «мозг», который полностью управляет работой мобильного телефона. Конструктивно выполнен в виде отдельного чипа. Отвечает за множество процессов, происходящих во время нормальной работы телефона. Основные из них это: вывод изображения на дисплей, приём и обработка сигналов сотовой сети, приём и обработка сигналов клавиатурного модуля, управление работой камеры, устройств приёма/передачи информации, процессом зарядки аккумулятора (совместно с контроллером питания) и много другого.

При условии нормальной эксплуатации телефона процессор практически никогда не выходит из строя и никакого ухода не требует.

В современных телефонах, а особенно смартфонах (в переводе с англ. смартфон – умный телефон. Тот же телефон, только имеет сходство с компьютером в виду наличия операционной системы и множеством устанавливаемых программ для выполнения тех или иных задач) часто устанавливается 2 процессора. Один из них выполняет те же функции, что и в обычном телефоне, а второй предназначен для работы операционной системы и выполнения её программ.

При выходе из строя центрального процессора телефон полностью неработоспособен.

8. Flash – память. Отдельный чип (микросхема), который предназначен для хранения программного обеспечения телефона (прошивки, firmware), а так же данных пользователя (контакты, мелодии, фотографии и т.д.). Программное обеспечение (прошивка, firmware) – это разработанная производителем телефона программа, которая обрабатывается и исполняется процессором. Для пользователя – это то, что он видит на экране мобильного телефона и те функции, которые ему доступны в конкретной модели телефона.

Флэш-память так же редко выходит из строя при условии нормальной эксплуатации. Но следует помнить, что эти чипы имеют хоть и большое, но всё же ограниченное количество циклов чтения/записи информации.

Флэш-память является энергонезависимой и сохраняет все записанные в неё данные даже после отключения источника питания (например, АКБ).

9. RAM – память (ОЗУ). Служит для временного хранения данных. В ней производятся все процессорные вычисления программного кода, а также хранятся результаты вычислений и обработки информации в конкретный текущий момент (например, прослушивание музыки, воспроизведение видео, работа приложений, игр и т.д.) За ненадобностью память очищается от одних данных и загружает новые и так постоянно.

Следует помнить, что память ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) является энергоЗАВИСИМОЙ и в случае отключения источника питания все данные, которые хранились в ОЗУ будут утеряны!!!

10. Клавиатурный модуль – стандартная цифровая клавиатура для набора номера абонента, текста смс сообщений + набор дополнительных кнопок, которые выполняют определённые программным обеспечением телефона функции, например регулировку уровня громкости, запуск программ, фотокамеры, диктофона и т.д. Для нормальной работы клавиатурного модуля основная задача пользователя – содержать клавиатуру в чистоте и не допускать попадания влаги, грязи и других предметов. В противном случае кнопки приходится давить с большим усилием или же телефон вообще не реагирует на нажатия. Восстановить работу клавиатурного модуля можно методом чистки от загрязнений. Если же контактные площадки и соединяющие их проводники были подвергнуты воздействию влаги или др. жидкостей и были повреждены, то такой клав.модуль подлежит замене на новый.

11. LCD –дисплей – собственно дисплей (экран) телефона. Предназначение всем понятно, поэтому углубляться на этом не стану. Основными характеристиками являются такие параметры, как:

Разрешающая способность, то есть количество воспроизводимых пикселей (точек). Чем выше этот параметр, тем чётче и качественнее будет картинка. Для более-менее современных телефонов свойственны такие разрешения экрана: 220Х176 пикселей, 320Х240. Для телефонов с большими сенсорными экранами: 400Х240, 640Х360, 800Х400.

Количество воспроизводимых (отображаемых) цветов. Тоже самое, чем больше, тем лучше. В устаревших телефонах с цветными дисплеями это значение в основном 4096 цветов. По мере совершенствования этот параметр увеличился до 65тыс., потом достиг 262тыс.. Сейчас все современные дорогие телефоны снабжены дисплеями с глубиной цвета 16млн.

При правильной эксплуатации телефона дисплей не требует никакого ухода. В некоторых случаях, когда телефон используется в запылённой среде или же просто со временем в корпус набилось много пыли и мусора, то дисплей необходимо АККУРАТНО протереть микрофиброй (специальная протирочная салфетка, которая хорошо очищает и не оставляет следов и разводов. Её можно приобрести в салонах продажи оптики. Некоторые виды очков комплектуются такой протирочной микрофиброй.) При эксплуатации телефона нельзя допускать физического воздействия на дисплей (удары, сдавливания, сильные перегибы), а также подвергать воздействию прямых солнечных лучей и повышенной температуры. Это приведёт к выходу его из строя.

12. Приёмопередатчик – служит для приёма и передачи сотового GSM-сигнала. Содержит в себе много функциональных элементов (генераторы управляемые напряжением приёмника и передатчика, полосовые фильтры, развязывающие конденсаторы, индуктивности и т.д.). Управляется процессором и кварцевым резонатором 26МГц.

При неисправностях приёмопередатчика телефон не сможет зарегистрироваться в сотовой сети и на дисплее будет отсутствовать индикатор уровня GSM-сигнала.

13. Усилитель мощности – предназначен для усиления сигнала, вырабатываемого приёмопередатчиком, до уровня мощности, необходимого для излучения антенной в эфир.

При неисправностях усилителя мощности телефон будет принимать сигнал сотовой сети, но зарегистрироваться в ней не сможет, так как не сможет передавать GSM-сигнал.

14. Антенный переключатель (свитч) – предназначен для сопряжения (подключения) приёмного и передающего тракта GSM-модуля к антенне телефона. Этим достигается наличие в телефоне одной общей антенны для приёма и передачи, а также исключается влияние усилителя мощности на приёмный тракт.

Знаете ли вы, что происходит после того, как вы набрали номер друга на мобильном телефоне? Как сотовая сеть находит его в горах Андалусии или на побережье далекого острова Пасхи? Почему иногда неожиданно разговор прерывается? На прошлой неделе я побывал в компании Beeline и попытался разобраться, как устроена сотовая связь…

Большая площадь населенной части нашей страны покрыта Базовыми Станциями (БС). В поле они выглядят как красно-белые вышки, а в городе спрятаны на крышах нежилых домов. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 километров и общается с мобильным телефоном по служебным или голосовым каналам.

После того, как вы набрали номер друга, ваш телефон связывается с ближайшей к вам Базовой Станцией (БС) по служебному каналу и просит выделить голосовой канал. Базовая Станция отправляет запрос на контроллер (BSC), а тот переадресует его на коммутатор (MSC). Если ваш друг является абонентом той же сотовой сети, то коммутатор сверится с Home Location Register (HLR), выяснит, где в данный момент находится вызываемый абонент (дома, в Турции или на Аляске), и переведет звонок на соответствующий коммутатор, откуда тот его переправит на контроллер и затем на Базовую Станцию. Базовая Станция свяжется с мобильным телефоном и соединит вас с другом. Если ваш друг абонент другой сети или вы звоните на городской телефон, то ваш коммутатор обратится к соответствующему коммутатору другой сети. Сложно? Давайте разберемся подробнее. Базовая Станция представляет из себя пару железных шкафов, запертых в хорошо кондиционируемом помещении. Учитывая, что в Москве было на улице +40, мне захотелось немного пожить в этом помещении. Обычно, Базовая Станция находится либо на чердаке здания, либо в контейнере на крыше:

Антенна Базовой Станции разделена на несколько секторов, каждый из которых «светит» в свою сторону. Вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, круглая соединяет Базовую Станцию с контроллером:

Каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно, в зависимости от настройки и конфигурации. Базовая Станция может состоять из 6 секторов, таким образом, одна Базовая Станция может обслуживать до 432 звонков, однако, обычно на станции установлено меньшее количество передатчиков и секторов. Сотовые операторы предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Базовая Станция может работать в трех диапазонах: 900 МГц — сигнал на этой частоте распространяется дальше и лучше проникает внутрь зданий 1800 МГц — сигнал распространяется на более короткие расстояния, но позволяет установить большее количество передатчиков на 1 секторе 2100 МГц — Сеть 3G Вот так выглядит шкаф с 3G оборудованием:

На Базовые Станции в полях и деревнях устанавливают передатчики 900 МГц, а в городе, где Базовые Станции натыканы как иглы у ежика, в основном, связь осуществляется на частоте 1800 МГц, хотя на любой Базовой Станции могут присутствовать передатчики всех трех диапазонов одновременно.

Сигнал частотой 900 МГц может бить до 35 километров, хотя «дальность» некоторых Базовых Станций, стоящих вдоль трасс, может доходить до 70 километров, за счет снижения числа одновременно обслуживаемых абонентов на станции в два раза. Соответственно, наш телефон с его маленькой встроенной антенной также может передавать сигнал на расстояние до 70 километров… Все Базовые Станции проектируются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное покрытие радиосигналом на уровне земли. Поэтому, несмотря на дальность в 35 километров, на высоту полета самолетов радиосигнал просто не посылается. Тем не менее, некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих самолетах маломощные базовые станции, которые обеспечивают покрытие внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах. Телефон может измерять уровень сигнала от 32 Базовых Станций одновременно. Информацию о 6-ти лучших (по уровню сигнала) он отправляет по служебному каналу, и уже контроллер (BSC) решает, какой БС передать текущий звонок (Handover), если вы находитесь в движении. Иногда телефон может ошибиться и перебросить вас на БС с худшим сигналом, в этом случае разговор может прерваться. Также может оказаться, что на Базовой Станции, которую выбрал ваш телефон, все голосовые линии заняты. В этом случае разговор также прервется. Еще мне рассказали о так называемой «проблеме верхних этажей». Если вы живете в пентхаусе, то иногда, при переходе из одной комнаты в другую, разговор может прерываться. Это происходит потому, что в одной комнате телефон может «видеть» одну БС, а во второй — другую, если она выходит на другую сторону дома, и, при этом эти 2 Базовые Станции находятся на большом удалении друг от друга и не прописаны как «соседние» у сотового оператора. В этом случае передача звонка с одной БС на другую происходить не будет:

Связь в метро обеспечивается так же, как и на улице: Базовая Станция – контроллер – коммутатор, с той лишь разницей, что применяются там маленькие Базовые Станции, а в тоннеле покрытие обеспечивается не обычной антенной, а специальным излучающим кабелем. Как я уже писал выше, одна БС может производить до 432 звонков одновременно. Обычно этой мощности хватает за глаза, но, например, во время некоторых праздников БС может не справиться с количеством желающих позвонить. Обычно это случается на Новый Год, когда все начинают поздравлять друг друга. SMS передаются по служебным каналам. На 8 марта и 23 февраля люди предпочитают поздравлять друг друга с помощью SMS, пересылая смешные стишки, и телефоны зачастую не могут договориться с БС о выделении голосового канала. Мне рассказали интересный случай. Из одного района Москвы стали поступать жалобы от абонентов о том, что они не могут никуда дозвониться. Технические специалисты стали разбираться. Большинство голосовых каналов было свободно, а все служебные были заняты. Оказалось, что рядом с этой БС находился институт, в котором шли экзамены и студенты беспрерывно обменивались эсэмэсками. Длинные SMS телефон делит на несколько коротких и отправляет каждое отдельно. Сотрудники технической службы советуют отправлять такие поздравления с помощью MMS. Это будет быстрее и дешевле. С Базовой Станции звонок попадает на контроллер. Выглядит он так же скучно, как и сама БС — это просто набор шкафов:

В зависимости от оборудования, контроллер может обслуживать до 60 Базовых Станций. Связь между БС и контроллером (BSC) может осуществляться по радиорелейному каналу либо по оптике. Контроллер осуществляет управление работой радиоканалов, в т.ч. контролирует передвижение абонента, передачу сигнала с одной БС на другую. Гораздо интереснее выглядит коммутатор:

Каждый коммутатор обслуживает от 2 до 30 контроллеров. Он занимает уже большой зал, заставленный различными шкафами с оборудованием:

10.

11.

12.

Коммутатор осуществляет управление трафиком. Помните старые фильмы, где люди сначала дозванивались до «девушки», а затем она уже соединяла их с другим абонентом, перетыкивая проводки? Этим же занимаются и современные коммутаторы:

13.

Для контроля за сетью у Билайна есть несколько автомобилей, которые они ласково называют «ежики». Они передвигаются по городу и измеряют уровень сигнала собственной сети, а также уровень сети коллег из «Большой Тройки»:

14.

Вся крыша такого автомобиля утыкана антеннами:

15.

Внутри стоит оборудование, осуществляющее сотни звонков и снимающее информацию:

16.

Круглосуточный контроль за коммутаторами и контроллерами осуществляется из Центра Управления Полетами Центра Контроля Сети (ЦКС):

17.

Существует 3 основных направления по контролю за сотовой сетью: аварийность, статистика и обратная связь от абонентов. Так же, как и в самолетах, на всем оборудовании сотовой сети стоят датчики, которые посылают сигнал в ЦКС и выводят информацию на компьютеры диспетчеров. Если какое-то оборудование вышло из строя, то на мониторе начнет «мигать лампочка». ЦКС также отслеживает статистику по всем коммутаторам и контроллерам. Он анализирует ее, сравнивая с предыдущими периодами (часом, сутками, неделей и т.д.). Если статистика какого-то из узлов стала резко отличаться от предыдущих показателей, то на мониторе опять начнет «мигать лампочка». Обратную связь принимают операторы абонентской службы. Если они не могут решить проблему, то звонок переводится на технического специалиста. Если же и он оказывается бессильным, то в компании создается «инцидент», который решают инженеры, занимающиеся эксплуатацией соответствующего оборудования. За коммутаторами круглосуточно следят по 2 инженера:

18.