referat principiul telefoniei si radiotelecomunicatiile

5/25/2018 REFERAT Principiul Telefoniei Si Radiotelecomunicatiile

I. IntroducereApariia telefoniei si a radiocomunicatiilor este legat de o serie semnificativ de nume ale

unor inventatori celebri, fiecare dintre ei contribuind mai mult sau mai puin la apariia acestei

"minuni" dup aproximativ douzeci de ani de la inventarea telefonului.Apariia radiocomunicatiei este legat de o serie semnificativ de nume ale unor

inventatori celebri, fiecare dintre ei contribuind mai mult sau mai puin la apariia acestei"minuni" dup aproximativ douzeci de ani de la inventarea telefonului.

Primul om de tiin care a reuit s transmit i s recepioneze unde radio a fost HeinrichHertz, ntre 1886 i 1888. Experimentele sale s-au bazat pe cercetrile anterioare efectuate deJames Clerk Maxwell, autorul teoriei electromagnetismului, care "prezicea" matematicexistena undelor electromagnetice. Se ntmpla n a doua jumtate a secolului al XIX-lea,Maxwell fiind influenat de cercetarea fenomenelor electromagnetice a lui Michael Faraday.

Termenul de telecomunicaii desemneaz comunicaiile efectuate la distan. Astfelradioul, telegrafia, telefonia (fix sau mobil), televiziunea, comunicaiile digitale sau reelelede calculatoare se pot subscrie acestui domeniu, de altfel foarte vast.

sunt n principiu: emitorul, canalul decomunicaie i receptorul.

II. Elementele componente ale unui sistem de telecomunicaii

Un sistem de baz de telecomunicaii este format din trei uniti principale , care suntntotdeauna prezente sub forma de :

a) Un transmitor (emitorul), care preia informaii i le convertete ntr- un semnal.b) Un mediu de transmisie (canalul de comunicaie) , de asemenea, numit " canal fizic ",

care transmite semnalul . Un exemplu n acest sens este " canalul vid ".c) Un receptor care ia semnalul de la canal i o convertete n informaii utilizabile.De exemplu , ntr-un post de radio, amplificatorul de mare putere de la staia de emisie,

este transmitorul, iar antena de emisie, este interfaa dintre amplificatorul de putere i"canalul vid" . Canalul vid este mediul de transmisie ; i antena receptorului este interfaantre canalul vid ireceptor. Apoi, receptorul radio este destinaia semnalului de radio. Acestadin urma avand rolul de a converti energia electrica in sunet.

Telecomunicaiile prin linii fixe se numesc, comunicaie punct-la-punct , deoarece estentre un emitor i un receptor, iar telecomunicaiile prin intermediul emisiunilor de radio senumesc comunicatii de difuzare, pentru c este ntre un emitor puternic i numeroasereceptoare low-power , radio sensibilile.

Telecomunicaii n care mai multe emitoare i mai multe receptoare au fost proiectatepentru a coopera i de a mprti acelai canal fizic, sunt numite sisteme multiplex .Schimbul de canale fizice folosind multiplexare ofer de multe ori reduceri foarte mari alecosturilor.


1. Comunicaii prin firPrincipiul unei transmisii vocale pe fire de cupru este urmtorul: o persoan vorbete ntr-

un microfon, iar la captul cellalt o alt persoan ascult la un receptor (difuzor). Undasonora vorbitorului comprim aerul, i membrana microfonului vibreaz corespunztor. Dinaceast vibraie se genereaz un curent alternativ, care este modelat dup undele sonore. Dacaceste variaii electrice se transmit pe dou fire de cupru pn la asculttor, ele pot s producntr-un difuzor ndeprtat oscilaii ale membranei care reproduc sunetul original. ntreemitor i receptor se pot afla i diverse alte echipamente i dispozitive suplimentare. Tipulacesta de transmisie se numete "analogic", deoarece variaiile tensiunii i curentului electricsunt continue, valorile instantanee putnd lua orice valoare ntre cea minim i cea maxim(unda sonor originar are i ea o variaie analogic).

2. Reea fr firReelele fr fir sunt reele de aparate i dispozitive interconectate prin unde radio,

infraroii i alte metode fr fir (n englez: wireless network; cuvntul wireless nseamnfr fir i se pronun /wa.i.lis/, v. AFI). n ultimii ani ele au cunoscut o dezvoltaresemnificativ pe plan mondial, reprezentnd o soluie alternativ la legturile cu fir (electric,din fibr optic i altele). Conexiunile fr fir devin tot mai populare, deoarece ele rezolv

probleme ce apar n cazul cnd avem multe cabluri, conectate la multe dispozitive.

Tehnologiile moderne fr fir pot interconecta echipamentele (sau i reelele locale,

LAN-urile) la distane mici, dar i la distane mari.n prezent exist mai multe moduri de a transmite date prin eter: Wi-Fi, Bluetooth, GPRS,

3G, GPS .a.

Parametrii undelor electromagnetice

co = 299792,456 km/s

f = 1 / T

c = f * l = l/T

c = viteza de propagare a undeif = frecvena

T = perioada undei

l = lungimea de und

3. Comunicaii prin fibr opticDe peste o sut de ani undele electromagnetice i-au demonstrat utilitatea pentru

transmiterea de informaii. Pentru a se propaga ele nu au neaprat nevoie de un conductor

metalic, ci se pot propaga cu viteze ridicate chiar i prin unele materiale dielectrice sau prinvid.


Lumina este n esen tot o und electromagnetic. Comunicaiile prin fibre opticeutilizeaz unde electromagnetice n infrarou. n cazul unui bec electric, fiecare atom alfilamentului incandescent emite flash-uri de lumin care reprezint serii de unde cu o duratde via scurt (aprox. 10-8 s), adic au o lungime de und de circa 3 m. Aceste surse delumin sunt incoerente, deoarece dac suprapunem dou astfel de surse nu se observ nimic.

Cu ajutorul acestor surse de lumin se poate realiza doar iluminarea global a spaiuluinconjurtor. Pentru transmiterea luminii prin fibr optic este necesar ca sursa s fie coerent,iar lungimea spectral s fie ct mai mic. Interferena este suprapunerea a dou sau maimulte unde i combinarea lor n una singur, iar coerena este interferena a dou unde care auaceeai lungime i un defazaj constant ntre ele. Undele electromagnetice se propag n vid cuviteza luminii, valoarea rotunjit a acesteia fiind de 300.000 km/s.

Comunicaiile prin fibr optic utilizeaz lungimi de und n infrarou apropiate benzii dela 800 pn la 1600 nm, cu preferin pentru lungimile de und de 850, 1300 i 1550 nm. Uncablu de fibr optic const dintr-un fir de diametru mic cu o structur format dintr-un mijloc

de sticl, un nveli tot de sticl i un nveli protector exterior,din plastic. Diferena ntre celedou elemente din sticl, miez i nveli, const n indicii de refracie diferii. nveliul deplastic furnizeaz o protecie mecanic dar uureaz i identificarea fibrelor pentru sudare(englez: splicing), prin culorile lui diverse. Fibra optic este un ghid de und optic.

Dup descoperirea surselor de lumin laser au fost fcute ncercri intense de utilizare aacestora pentru transmiterea informaiei. Utilizarea atmosferei ca mediu de propagare aradiaiei optice ngeneral, i a radiaiei laser n particular, prezint dezavantajul variaieialeatoare, rapide i n limite prea largi ale caracteristicilor de propagare, fapt care reducesigurana n exploatare i crete probabilitatea erorilor n transmisie. Primii conductori optici

protejai de influena condiiilor externe s-au construit sub forma de tuburi metalice cucorecie periodic a divergenei i direciei fasciculului, cu ajutorul unui sistem de lentile ioglinzi. Sistemele funcionale de comunicaii n gamaoptic au fost elaborate dup punerea la

punct n 1972-1973 a fibrelor de sticl cu atenuare mic, utilizate la fabricarea cabluriloroptice

Clasificare:

a) Comunicaii analogiceTransmiterea informaiilor prin reelele tradiionale de telefon, radio i televiziune se faceanalogic. Aceasta nu necesit utlilizarea de coduri n sistemul binar, aa ca n comunicaia

digital.Transmiterea mailurilor mai rapid

b) Comunicaii digitaleTransimisiunile digitale sunt o modalitate de comunicare bazat pe transmisiuni discretede date. Sunt considerate a fi viitorul n comunicaii

Odat cu creterea traficului de telecomunicaii sunt necesare canale de transmisie deband tot mai larg. Aceste canale de band larg asigur mrirea capacitii de transmisie acablurilor existente, prin folosirea unor echipamente terminale mai performante i prin

utilizarea unor medii noi de transmisie. Cerinele utilizatorilor de telecomunicaii sunt tot maicomplexe i implic extinderea reelei de telecomunicaii, oferta de noi servicii i integrarea


lor pe reeaua de telecomunicaii existent; accesul la aceste servicii trebuie s se fac prinechipamente terminale cu interfee multifuncionale i uor de utilizat.

Radiocomunicaia reprezint telecomunicaia realizat cu ajutorul undelor radioelectriceghidate sau nu. Radiocomunicaia presupune existena unor radioemitoare care produc

energie electromagnetic pe care o radiaz n spaiu prin antenele de emisie. Undeleradioelectrice sunt captate de antenele de recepie i sunt transformate de radioreceptoare nsemnalele electrice corespunztoare informaiei transmise. Calitatea informaiei recepionatedepinde de raportul semnal/zgomot la recepie.

III. Radiofonia si RadiodifuziuneaRadiofonia este o radiocomunicaie unilateral sau bilateral, care const n transmiterea

prin unde radioelectrice modulate a unor informaii sonore. Cel mai cunoscut exemplu este celal radiodifuziuni

Radiodifuziunea reprezinta radiocomunicaiaunilateral care const n transmitereasistematic prin unde electromagnetice neghidate a unui program (sonor i vizual) destinatrecepiei publice

Se deosebesc, radiocomunicaiile unilaterale (ntr-un singur sens) i cele bilaterale (nambele sensuri). n primul caz, un radioemitor transmite informaie unui singur sau maimultor radioreceptoare (d. ex. radiodifuziunea). n cel de-al doilea caz exist cel puin douradioemitoare i dou radioreceptoare care transmit mesaje, ntr-un sens dar i n sensulopus, simultan (prin sistemul duplex), sau succesiv (n sistemul simplex), folosindu-se defrecvene purttoare diferite,sau aceeai frecven purttoare.

Dup tipul de modulaie se disting radiocomunicaiile cu modulaie n amplitudine, cumodulaie n faz, cu modulaie n perioad, cu modulaie n impulsuri (n poziie de durat, ncod), modulaie multipl etc.

Dup informaia transmis, care determin i banda de frecvene alocat n domeniulundelor radio prin regulamente internaionale se disting mai multe servicii nradiocomunicaii: radiodifuziune, radiocomand, radiotelefonie, radiotelegrafie, radioreperaj,radiogoniometrie, radiometeorologie, radiocomunicaii prin satelit etc

1. Radioemitorul este un aparat sau o instalaie care produce energie deradiofrecven modulat n vederea asigurrii unei radiocomunicaii.

Radioemitatoarele pot fi:

a) Emitorul de radiodifuziune sonor.Acesta produce energie de radiofrecven modulat, reprezentnd un semnal deaudiofrecven. Se compune, n principal, dintr-un oscilator de radiofrecven,stabilizat cu cuar, un amplificator separator, un modulator, un amplificator de puterei o surs de alimentare. Funcioneaz n gamele de unde lungi (UL), medii (UM) iscurte (US), producnd oscilaii electromagnetice modulate n amplitudine, precum in gama de ultrascurte (UUS), producnd oscilaii electromagnetice modulate nfrecven.


Pentru a asigura un raport semnal/zgomot ct mai mare, frecvenele nalte alespectrului audio sunt accentuate (dezaccentuarea corespunztoare revenindradioreceptorului).

b) Emitorul cu modulaie n amplitudinen cazul emitorului cu modulaie namplitudine, modulaia se efectueaz n etajulfinal al amplificatorului de putere (modulaie la nivel ridicat al semnalului), sau nunul din etajele precedente (modulaie la nivel sczut al semnalului).

Emitorul cu modulaie n amplitudine radiaz puteri de pn la 1.000 kW, ntr-osingur unitate, n gama de UL sau UM i 300 - 500 kW n gama US. n gama deUUS, puterile sunt limitate la 20 - 50 kW, raza de aciune a emitorului fiind redusdatorit fenomenelor de propagare. Are randament ridicat (pn la 70% n gama UMi 55 - 60% n gama US).

c) Emitorul cu modulaie n frecvenn cazul emitorului cu modulaie n frecven se utilizeaz modulaia la nivel sczut.Emitorul cu modulaie n frecven radiaz puteri variind de la civa wai pn lacca. 50 kW. Acet tip de emitor poate transmite i emisiuni stereofonice, dac au ncomponena lor uncodor stereofonic.

d) Emitorul de televiziuneAcesta produce energie de radiofrecven modulat, reprezentnd semnalul deteleviziune de radiofrecven, mpreun cu semnalul modulat de sunet asociat. Secompune, de fapt, din dou emitoare, unul de imagine i unul de sunet, cuplate laaceeai anten cu ajutorul unui diplexer imagine-sunet. Pentru o recepie optim,raportul puterilor emitorului de imagine i a emitorului de sunet este normat: 10:1sau 5:1.

Emitorul de imagine

Se compune dintr-un oscilator de radiofrecven stabilizat cu cuar, un multiplicator de

frecven, un modulator, un amplificator de putere, un etaj pentru refacerea componentei decurent continuu, filtre de rejecie, linia de transmitere a energiei de la emitor la anten isursa de alimentare.

Funcioneaz n gamele de unde metrice i decimetrice, respectiv benzile deteleviziune I - III (FF - foarte naltfrecven) i IV - V (UF - ultra nalt frecven),

producnd oscilaii electromagnetice modulate n amplitudine. Emitorul de imagine radiazputeri atingnd zeci sau sute de kW. Modulaia n amplitudine se efectueaz n etajul final (lanivel nalt al semnalului) sau ntr-unul din etajele precedente (la nivel sczut al semnalului).n scopul reducerii benzii de frecvene ocupate de semnal (cu aproximativ 30 - 35%), una din

benzile laterale se reduce cu ajutorul unui filtru sau prin acordarea circuitelor oscilante ale


etajelor amplificatoare de putere n mod convenabil, transmisiunea purtnd numele detransmisiune cu rest de band lateral.

Potrivit normelor din Romnia, emitorul de imagine trebuie s permit transmitereauniform, cu distorsiuni mici,a componentelor laterale ntr-o band de 6,75 MHz.

Emitorul de sunet

Acesta este un emitor cu modulaie n frecven, n Romnia avnd frecvenapurttoare mai mare cu 6,5 MHz dect a emitorului de imagine, conform normelor deteleviziune D i K. nprincipal, are caracteristici asemntoare cu ale emitoarelor modulaten frecven pentru radiodifuziunea sonor.

2. Radioreceptorul, este un receptor de radiocomunicaii pentru radiotelegrafie,radiotelefonie i radiodifuziune sonor n gamele UL, UM, US i UUS.

n particular, se refer mai ales la receptorul (sau aparatul) de radio.Diferite tipuri de receptoare de radio pot include :

a) Radioreceptoare audio de nalt fidelitate i receivere AV isisteme home theaterb) Receptoare simple de cristal-radio ( de asemenea cunoscute ca un set de cristal ), care

funcioneaz folosind puterea primit de la undele radio .c) Receptoare de televiziune prin satelit , folosite pentru a beneficia de programe de

televiziune de la satelii de comunicaii.d) Receptoarele de telemetrie care permit msurarea la distan i raportarea

informaiilor.

e) Receptoare de msurare, cesunt folosite pentru a msura puterea semnaluluistatiilorde radiodifuziune.

f) Scanere, sunt receptoare care pot scana n mod automat pe dou sau mai multefrecvene discrete de specialitate.Ele sunt utilizate n principal pentru monitorizareasistemelor de transmisiuni VHF i sistemele radio UHF .

IV. Radio-tehnicaRadiotehnica este un domeniu al tehnicii care se ocup cu studiul generrii, amplificrii,

transformrii i transmiterii oscilaiilor de nalt frecven i undelor electromagnetice

purttoare de informaii (sunete, imagini, semne, date etc.)

V. RadiotelefoniaRadiotelefonia este o form de radiocomunicaie care const n transmiterea prin unde

electromagnetice neghidate, n benzi de frecven special alocate, a unor informaii sonoreanalogice, corespunztoare n general convorbirilor telefonice. Pentru legturi telefonice ladistane mici i medii sunt utilizate undele metrice i centimetrice, iar pentru transmisiuni ladistane foarte mari se folosesc undele decametrice.

Una dintre cele mai mari inventii ale omenirii, aparatul telefonic, este cu siguranta unelement care a jucat un rol important n istoria dezvoltari lumii moderne fiind astazi o parte


integrata profund n vietile fiecaruia dintre noi. El reprezinta n opinia mea, apogeul unei lupteumane pentru a continua, mbunatatire si perfectionare, pentru dezvoltare necontenita a

proceselor tehnice si stiintifice, o combinatie perfecta ntre stiinta si activitatea cea mai debaza a omenirii, comunicarea, precum si un nou mod si stil de viata pentru majoritateaoamenilor, devenit extrem de popular. Aparatul telefonic a fost capabil sa readuca distantele,

a permis oamenilor sa vorbeasca "peste mari si tari", a dus la o explozie de inventii siaplicatii, a redus granitele timpului si spatiului att de greu de depasit pna atunci si cu costuriimplicit, mai reduse.

Una dintre cele mai utile inventii omenesti, cu ajutorul caruia avem posibilitatea de acomunica eficient, de a ne exprima fara limite temporale si spatiale, de a ntretine reteauanoastra de contacte sociale, telefonul oferindu-ne posibilitatea de a socializa fiind unul dintrecele mai importante procese pentru om,acesta putnd sa existe, sa se adapteze si safunctioneze n societatea umana.

Dezvoltarea comunicatiilor la mare distanta a luat o amploare deosebita n ultimeledoua decenii. n ultimii ani,comunicatiile la mare distanta au servit cercetarilor stiintifice ndomeniul atmosferei superioare si ale spatiului cosmic,cu ajutorul satelitilor artificiali si alrachetelor cosmice.Tehnica telecomunicatiilor a putut avea si o dezvoltareextraordinara,datorita indeosebi cercetarilor stiintifice.In prezent,ea aduce stiintei o justarecompensa.

n istoria dezvoltarii comunicatiilor telefonice,se observa o serie de salturi caredelimiteaza diferite etape.Schimbarile calitative care caracterizeaza diferitele etape sau

perioade,se datoresc ndeosebi,progreselor n urmatoarele directii:

marirea distantei de transmisiune;

utilizarea ct mai economica a circuitului fizic prin marirea numarului de caitelefonice,functionnd pe acest circuit;

mbunatatirea calitatii transmisiunii si marirea sigurantei de functionare.

Din numarul de inventatori si oameni de stiinta ale unor realizari ce au adus progreseimportante n dezvoltarea telefoniei,se mentioneaza n cele ce urmeaza,numai ctevanume,mai bine cunoscute.

La data de 14 februarie 1876,Alexander Graham Bell,face publica inventia

sa,telefonul,un aparat foarte simplu,redus la receptorul telefoanelor de acum,dar n masura satransmita vorbirea,cu totul multumitor,la departari de mai multi kilometri.Acest aparat serveaatt la emisie,ct si la receptie.

Aparatul lui Bell foloseste pentru transmiterea undelor sonore n curenti electrici siinvers,un traductor electromecanic,de genul receptorului din telefoanele actuale,format n

principiu,dintr-un electromagnet polarizat si o membrana de otel.Puterea electrica debitata demicrofonul electromagnetic n timpul convorbirii,fiind redusa,bataia circuitului telefonic,erade asemenea mica.

Un progres important s-a facut prin inventarea de catre Thomas Alva Edison,a

microfonului cu granule de carbune,in anul 1878.Prin aceasta,se moduleaza un curentcontinuu,dat de o baterie.Cu ajutorul microfonului cu carbune si al receptorului


electromagnetic,se puteau realiza in vremea aceea,comunicatii telefonice la distante de pna lacteva zeci de kilometri,pe fire din otel.

Alexander Graham Bell, a fost creditat ca fiind inventatorul telefonului si pentru ca ainregistrat aceasta inventie cu doar cteva ore mai devreme dect a reusit sa o faca rivalul

sau,Elisha Gray.Ceea ce este mai interesant,este ca Bell a reusit sa-si faca inventia safunctioneze de-a binelea,abia dupa alte 3 saptamani,folosind unele idei pe care Gray lesubliniase n referatul prin care ncerca sa-si patenteze inventia.Aceste idei,n schimb,nuexistau n brevetul lui Bell.

Etimologic vorbind,termenul de "telefon" provine din cuvinte grecesti; "tele" caresemnifica "de la distanta" si "fonos",nsemnnd "voce" sau "sunetul vocii".La modulgeneral,putem spune ca un telefon este un aparat care transporta sunetul la distanta,prinintermediul electricitatii.Principiul de functionare poate fi enuntat pe scurt astfel: "Persoanacare vorbeste n microfonul telefonului face ca membrana sa vibreze".

Practic,nevoia de comunicatie la distanta,care a dus la inventarea telefonului,dateazanca de la nceputurile existentei umane.Pentru a-si transmite mesajele la distante mari,la caresunetul vocii nu putea razbate,oamenii au folosit semnale de fum,oglinzi,tobe de

jungla,porumbei calatori si semnale luminoase.Se spune ca Francis Baconi ar fi participat lainventarea telefonului,nca din anul 1627,numai ca lucrarea sa, "New Utopia" ,povestea doardespre un tub lung prin care se vorbea.Un telefon adevarat nu putea sa apara decat dupancetarea epocii electricitatii.

Principiile electricitatii pe baza carora a fost inventat telefonul,erau cunoscute nca din1831,dar abia in 1854,un cercetator pe numele lui Bourseul,a avut revelatia ca sunetele vociiumane ar putea fi transmise prin intermediul curentului electric.Au trebuit sa mai treaca nca22 de ani,pna cand aceasta revelatie sa poata fi transpusa n practica.

Spre sfrsitul anului 1877,telefonul era introdus si n Romnia.Fabrica de aparatetelefonice si de semnalizare din Bucuresti,Teirich&Leopolder,lansa noul sau produs,un aparat"Telephon".Reteaua de telefonie se extinde n aproape toata tara,n orasele mai mari.

Telefonia si dovedise cu prisosinta marea utilitate si deschiderea serviciului pentrupublic,atta vreme amnata,nu mai putea ntrzia.La 23 mai 1892 a fost promulgata "Legeapentru exploatare telefonica".Guvernul era autorizat sa nfiinteze si sa exploateze prin DirectiaGenerala a Telegrafelor si Postelor,serviciul telegrafic,retele telefonice urbane si

interurbane.Serviciul se facea prin doua feluri de instalatii: permanente-posturi de abonat stabilite la domiciliul particularilor,la autoritatilestatului si orice alt stabiliment public;

statiuni telefonice,publice,nfiintate n centrele mai active ale orasului,undeoricine avea dreptul sa vorbeasca la telefon,n calitate de abonat sau neabonat

Telefonul ne-a ajutat deci, sa ne desavrsim ca fiinte superioare, capabile de inovatie siprogres.

Exist dou moduri principale de radiotelefonie:


a) Radiotelefonia simpla - este caracterizat printr-o comunicare alternant ntre celedou sensuri ale cii; ea poate fi realizat cu una sau dou frecvene purtroare.

b) Radiotelefonia duplex - este caracterizat printr-o comunicare simultan n ambelesensuri ale cii prin folosirea, de obicei, a dou frecvene purttoare diferite.

Prin contrast, telefonia actual cu sau fr fir se bazeaz n aproape toate formele ei petransformarea semnalelor analogice iniiale n semnale digitale (numerice), transmitereadigital codificat i refacerea semnalului sonor analogic la destinaie.

Telefonul , este un dispozitiv de comunicare care permite a doi sau mai muli utilizatori sefectueze o conversaie, atunci cnd acestea nu sunt n aceeai vecintate. Un telefonconvertete sunetul vocii umane , n semnale electronice adecvate pentru transmiterea princabluri sau alte medii de transmisie pe distane lungi , i reluari astfel de semnale simultan nform sonor. Cuvantul telefon, este derivat din limba greac : , tele , " departe " i

, telefon , " voce " , nsemnnd mpreun " voce la distanta " .Elementele eseniale ale unui telefon sunt unmicrofon i o casc. n plus , cele mai multe

telefoane conin o sonerie care produce un sunet pentru a anuna un apel telefonic , i uncadran folosit pentru a introduce un numr de telefon atunci cnd se iniiaz un apel ctre unalt telefon . Pn la aproximativ1970 majoritatea telefoanelor au folosit un cadran rotativ ,care a fost nlocuit de ctre moderne Touch - ton de apel buton , introdus pentru prima dat dectre AT & T n 1963 .

Un telefon fix este conectat printr-o pereche de fire la reeauade telefonie, n timp ce untelefon mobil fiind portabil, comunic cu reeaua de telefonie prin transmisii radio .

Reeaua de telefonie , consta dintr- o reea la nivel mondial de linii telefonice , cabluri defibra optica, satelii de comunicaii , i cabluri telefonice subacvatice conectate prin centre detransmisiuni, ce permit ca orice telefon din lume, sa poata comunica cu oricare alta parte a

planetei. Fiecare linie de telefon are un numr de identificare , numit numrul de telefon .Pentru a iniia un apel telefonic utilizatorul introduce numrul celuilalt telefon intr-o tastaturanumeric de pe telefon .

VI. Introducere in structura sistemelor de comunicatie radio celulare

1. Principiul telefoniei celulareTelefonul fara fir - a aparut din dorinta de mobilitate, in timpul unei convorbiri telefonice.

Se compune din statie de baza si telefon. Statia se conecteaza la linia telefonica, iar telefonulcomunica cu ea printr-un sistem radio de putere mica, activ pana la 100 - 300 m.

Frecventa de emisie poate fi fixa (setata din fabrica) sau se poate alege de catre utilizator.Creeaza probleme de securitate, cateodata interfereaza cu radioul sau TV. Se pot utiliza in

jurul casei, biroului, etc. A treia generatie, aparuta in 1992 (CT3 in SUA sau DECT in

Europa) suporta distante mai mari fata de statia de baza, iar tehnologia se apropie de cea atelefoanelor celulare.


2. Telefonul celular analogic1946 - primul sistem de telefoane pentru automobile se pune in functiune in SUA - St.

Louis - sistem cu buton de emisie - cu un emitator instalat pe o cladire inalta, un singur canalpentru emisie - receptie.

1960 - IMTS (Improved Mobile Telephone System) - Sistemul imbunatatit de telefoniemobila - foloseste emitator de 200W plasat pe o inaltime, cu 2 frecvente: una pentru emisie siuna pentru receptie. Utilizatorii nu se mai aud unii pe altii ca in cazul precedent. IMTSsuporta 23 de canale impartite intre 150 MHz si 450 MHz. Rezulta un numar mic de canale,utilizatorii asteptau mult tonul. Datorita puterii mari a emitatorului, sistemele adiacentetrebuiau plasate la cateva sute de km distanta, pentru a evita interferenta.

1982 - AMPS - Advanced Mobile Phone System - Sistem telefonic mobil avansat -inventat de Bell Labs.

O regiune geografica este impartita in celule de 10 pana la 20 km latime, fiecare celulafolosind un anumit numar de frecvente. Frecventele de transmisie se refolosesc in celuleapropiate, dar nu adiacente. Poate sa suporte 5-10 apeluri pe fiecare frecventa in celuleseparate si indepartate. Celulele de dimensiuni reduse necesita puteri mici, ceea ce inseamnadispozitive de dimensiuni reduse si ieftine.

Telefoanele de mana emit 0.6 W, cele de masina maxim 3 W.

Celulele au toate aceeasi dimensiune si sunt aproximativ circulare. Sunt grupate in unitatide 7 celule. Fiecare litera indica un grup de frecvente. Pentru fiecare set de frecvente exista ozona tampon de latime aproximativ egala cu doua celule distanta in care acea frecventa nu

este refolosita, deci avem delimitare buna si interferenta scazuta. Daca numarul de utilizatoriintr-o zona devine foarte mare (supraincarcare), se reduce puterea si se impart celulelesupraincarcate in celule mai mici pentru a permite mai multe refolosiri de frecvente.

In centrul fiecarei celule se afla o statie de baza, prin intermediul ei transmit toatetelefoanele din celula. Statia are un calculator si un emitator/receptor conectat la o antena.Statiile de baza se conecteaza la un singur dispozitiv (MTSO - Mobile Telephone SwitchingOffice - Oficiu telefonic de comutare mobil). Intr-un sistem de dimensiuni mari sunt necesaremai multe MTSO. Ele se conecteaza la al doilea nivel de MTSO, s.a.m.d.

MTSO = oficii finale (ca si in sistemul telefonic) si sunt conectate la cel putin un oficiu

final din sistemul telefonic. MTSO comunica cu statiile de baza, intre ele si cu PTSN - statiitelefonice publice, folosind o retea cu comutare de pachete.

In orice moment, orice telefon mobil se afla intr-o celula specifica si sub controlul statieide baza a celulei respective. Cand un telefon mobil paraseste o celula, statia de baza sesizeazao scadere a semnalului dinspre telefon si intreaba toate statiile de baza inconjuratoare cat de

puternic este semnalul pe care il receptioneaza ele de la respectivul telefon. Statia de bazatransfera apoi proprietatea asupra telefonului catre celula care receptioneaza cel mai puternicsemnal, aceasta fiind si celula in care se afla acum telefonul.

Telefonul este apoi informat despre noul sau sef, iar daca un apel este in derulare in acel

moment, telefonul va fi obligat sa comute pe un canal nou (deoarece canalul vechi nu esterefolosit in nici o celula adiacenta).


Acest proces = timp mort,aproximativ egal cu 300 ms. Atribuirea canalului se face deMTSO = centrul nervos al sistemului. Statiile de baza = radiorelee.

3. CanaleleSistemul AMPS utilizeaza 832 canale full - duplex, fiecare constand dintr-o pereche de

canale simplex rezultand 832 canale simplex pentru transmisie de la 824 la 849 MHz si 832canale simplex pentru receptie de la 869 la 894 MHz. Fiecare dintre aceste canale simplex areo latime de 39 kHz. Din aceasta cauza AMPS foloseste FDM (Frequency DivisionMultiplexing - Multiplexare cu divizare in frecventa).

In banda de 800 MHz, undele radio au aproximativ 40 cm lungime si se propaga in liniedreapta. Ele sunt absorbite de copaci si plante si sunt reflectate de pamant si cladiri. Este

posibil ca un semnal emis de un telefon mobil sa ajunga la statia de baza pe cale directa, dar simai tarziu, reflectat de pamant sau alte obiecte. Ia nastere ecoul, care duce la distorsionareasemnalului.

Cele 832 canale se impart in 4 categorii:

a) control (baza catre mobil) pentru gestionarea sistemului;b) paging (baza catre mobil) pentru a anunta utilizatorii de mobile ca sunt apelati;c) acces (bidirectional) pentru stabilirea apelului si alocarea canalului;d) date (bidirectional) pentru, voce, fax sau date.Pentru control sunt rezervate 21 canale si acestea sunt fixate in fiecare telefon intr-un

PROM. Deoarece nu pot fi folosite in celule invecinate aceleasi frecvente, numarul real decanale vocale disponibile pe celula este mult mai mic decat 832, de obicei 45.

4. Gestiunea apeluluiFiecare telefon mobil din AMPS are un numar special pe 32 biti si un numar de telefon de

10 cifre in PROM-ul propriu. Numarul de telefon este format dintr-un cod al zonei de 3 cifrepe 10 biti si un numar de abonat de 7 cifre pe 24 de biti. Atunci cand este activat, un telefonscaneaza o lista programata cu 21 canale de control pentru a descoperi semnalul cel mai

puternic. De pe canalele de control telefoanele determina numerele canalelor de paging siacces. Apoi, telefonul difuzeaza propriul numar serial de 32 biti si numarul de telefon de 34

biti.

Ca orice alta informatie de control din AMPS, acest pachet este transmis in forma digitala,

de mai multe ori si cu un cod corector de erori, desi canalele vocale sunt analogice.

Atunci cand statia de baza aude anuntul, sesizeaza MTSO-ul, care inregistreaza existentanoului sau client si informeaza MTSO-ul clientului asupra pozitiei sale curente.

In timpul unei functionari normale, telefonul mobil se reanregistreaza la aprox. 15 minute.

Pentru a face un apel, un utilizator de mobil actioneaza telefonul, introduce numarul deapelat si apasa SEND (OK). Telefonul transmite apoi numarul de apelat si identitatea proprie

pe canalul de acces. Daca acolo apare o coliziune el incearca mai tarziu din nou. Candprimeste o cerere, statia de baza informeaza MTSO-ul. Daca apelantul este un client al MTSO

(sau partener), se cauta un canal liber pentru apel. Daca se gaseste unul, numarul canalului


este transmis inapoi pe canalul de control. Telefonul mobil comuta apoi automat pe canalulvocal selectat si asteapta pana cand partea apelata raspunde.

Apelurile primite functioneaza diferit. La inceput, toate telefoanele libere asculta continuu pecanalul de paging pentru a detecta mesajele adresate lor. Atunci cand se face apel catre un

telefon mobil (fie de la un telefon fix, fie de la alt telefon mobil) se transmite un pachet catreMTSO-ul apelatului pentru a descoperi unde se afla acesta. Se transmite apoi un pachet catrestatia de baza din celula sa curenta, care apoi transmite pe canalul de paging un mesaj deintrebare catre telefonul mobil. Acesta raspunde cu ,DA" pe canalul de control. Statia de bazaii spune apoi telefonului ca are un apel pe canalul x. Telefonul comuta pe canalul x si incepesa sune.

Probleme de securitate - in general, telefoanele celulare sunt total lipsite de securitate.Oricine dispune de un receptor de banda larga se poate pozitiona si asculta tot ce se intamplaintr-o celula.

Alta problema - furtul de informatie pe timpul emisiei. Utilizand un receptor pentruintreaga banda atasat la un calculator, un hot poate monitoriza canalul de control si inregistranumarul serial de 32 biti si numarul de telefon de 34 biti al tuturor telefoanelor mobile pe carele asculta. Plimbandu-se prin zona cateva ore el poate foarte usor sa construiasca o baza dedate suficient de mare. El poate apoi sa aleaga un numar de telefon si sa-l foloseasca pentruapelurile proprii sau sa reprogrameze telefoane pe care sa le vanda apoi ca telefoane cu,apeluri netaxabile". Totul dureaza pana la primirea notei de plata de catre proprietarul dedrept.

In SUA, pe langa AMPS au aparut inca patru sisteme digitale, din care au supravietuit2 - IS- 54 si IS-95.

In Europa a aparut GSM (Global Systems for Mobile Comunication) +Australia+cevadin Asia.

GSM foloseste benzile de 900 MHz si 1.8 GHz (DCS1800 - pentru zone urbane).Utilizeaza atat FDM cat si TDM (Time Division Multiplexing - Multiplexare cu divizare intimp).

Spectrul disponibil este impartit in benzi de 50-200 kHz. In interiorul fiecarei benzi sefoloseste TDM pentru a multiplexa mai multi utilizatori. Telefoanele GSM folosesc carteleinteligente (care contin un procesor). Numarul serial si numarul de telefon se afla pe cartela si

nu in telefon, rezultand un grad mai mare de securitate. Se foloseste si criptarea.

Au inceput eforturile de standardizare a sistemelor mobile de generatia a 3-a - PCS -Personal Communication Services (servicii de comunicatii personale) - in SUA. Pe langaserviciul telefonic mobil acesta mai asigura servicii mobile de banda larga ca videotelefonia,video conferinta, transferul de date la mare viteza. Acelasi sistem PCS, in toate celelalte tariin afara de SUA se numeste PCNetwork - Retea de comunicatii personale . PCS sau PCN vorfolosi tehnologia celulara, dar cu microcelule intre 50-100 cu latime folosirea unor puterifoarte mici (1/4 W) telefoane mici si usoare.

Pe de alta parte foarte multe celule, 40000 microcelule intr-o celula clasica, de 20 km

latime. Statiile de baza (care au dimensiunea unui prajitor de paine, se pot instala pe stalpii detelefon sau in alte locuri asemanatoare).


Reteaua GSM PLMN (Public Land Mobile Network) este operationala si in Romania,de cativa ani. Aceasta retea de comunicatii mobile ofera ca principal serviciu telefonia mobilasi are la baza sistemul mobil de a doua generatie GSM. GSM-PLMN ofera si transmisii dedate la debite de pana la 9600 bps.

Sistemele GSM sunt considerate retele de acces la retele de telecomunicatii existente.Pentru apelurile in/din exteriorul retelei se utilizeaza retele fixe.

Din cauza mobilitatii, functiile de comutare sunt mult mai complexe decat in telefoniafixa. Apare necesitatea implementarii a 2 categorii specifice de functii:

a. functii de gestiune a mobilitatii - localizarea abonatilor;b. functii de gestiune a resurselor radio - stabilirea si eliberarea conexiunii dintre

abonatul mobil si comutatorul in zona caruia se gaseste acesta. Ele realizeazagestionarea traficului pe canalele radio si transferul convorbirilor dintr-o celula in alta(handover).

Datorita miscarii abonatilor definirea a noi concepte:

a. mobilitatea (roaming = hoinareala, plimbare); posibilitatea de miscare si schimbare aconectarii pe interfata radio in stare inactiva a telefonului mobil.

b. localizarea;c. transferul legaturii (handover).Telefonul mobil poate fi:

a. detasat (oprit, inchis)b. atasat (pornit)c. inactiv - nu este utilizatd. activ (ocupat) cand se vorbeste de el sau se transmit date1. Mobilitatea poate fi:a. intraretea - abonatul se misca in zona de serviciu a unei singure retele;

b. mobilitate nationala - in fiecare tara, de obicei, exista 2 operatori GSM, care, in unelelocuri se suplinesc unul pe altul (d.p.d.v. al acoperirii geografice). Un telefon poate ficomutat dintr-o retea nationala in alta daca exista intelegere intre cei doi operatorinationali, daca exista o interfata comuna de acces si daca este posibil transferul

diferitelor date (necesare identificarii abonatului, tarifarii, etc.) intre cele 2 reteleGSM;

c. in spatiul GSM - si in interiorul altor retele GSM din alte tari;d. in alte retele (non - GSM)e. mobilitate personala (a abonatului) - pune cartela SIM (Subscriber Identity Module)

intr-un echipament mobil dotat cu interfata de acces corespunzatoare;f. mobilitatea echipamentului - este limitata de compatibilitatea cu interfata de acces a

retelei PLMN.

2. Localizarea


a. la nivel de celula - reteaua stie in permanenta in care celula se afla abonatul sidirectioneaza apelul in acea celula - dezavantaj - incarca foarte mult semnalizarilein retea, deoarece mobilul trebuie sa raporteze retelei orice schimbare de celula;

b. la nivel de retea - reteaua nu stie, practic, decat daca abonatul este atasat sau nu.Apelul se trimite in toata reteaua. Nu necesita localizare, dar incarca foarte mult

interfata radio cu semnale de apel;c. la nivelul unor grupe de celule - compromis intre primele 2 metode, este metoda

utilizata in GSM. Reteaua stie in ce zona (grup de celule) se afla abonatul sitransmite apelul in toate celulele din acel grup.

d. Arie de localizare - grupul de celule in care se difuzeaza un apel catre un abonat.e. Actualizarea localizarii - procedura prin care un telefon mobil comunica retelei

fiecare schimbare a ariei de localizare.

3. Transferul legaturii (handover). In retelele non-GSM = handoff.Este o procedura de gestiune a resurselor radio si deriva direct din posibilitatea de miscarea abonatului in timpul desfasurarii unei convorbiri. Datorita mobilitatii, calitatea transmisiei

scade pe masura ce utilizatorul se departeaza de emitatorul care il deserveste si se apropie deemitatorul unei celule vecine.

Handover = procedura de transfer automat a unei convorbiri dintr-o celula in alta.

Pentru a realiza acest lucru se iau in cont patru elemente:

a. monitorizarea permanenta a calitatii transmisiei pentru convorbirea in curs;b. monitorizarea permanenta a calitatii receptiei de la emitatoarele celulei invecinate;c. definirea unei proceduri de decizie a schimbarii conexiunii;d. definirea unei proceduri de comutare rapida a legaturii de pe un canal dintr-o celula pe

un alt canal dintr-o alta celula.

Decizia cu privire la handover este luata de controller-ul statiei de baza. Telefonul mobilstie de la statia de baza care sunt frecventele de referinta ale tuturor statiilor din celuleleinvecinate. Telefonul efectueaza masuratori ale nivelului de semnal receptionat de la acestestatii de baza. El transmite permanent la transceiver-ul la care este conectat rapoarte cumasuratorile efectuate. Statia de baza transmite aceste masuratori mai departe la controller-ulsau, impreuna cu propriile masuratori asupra receptiei de la telefon. Controller-ul mentine

pentru fiecare mobil activ o lista ordonata cu ,cei mai buni vecini". Cand calitatea transmisiei

pe canalul curent scade sub un anumit prag, controllerul statiei de baza ia decizia de transfer alegaturii intr-o anumita celula (prima din lista). Criteriul de calitate a transmisiei este definitca o combinatie liniara intre nivelul semnalului receptionat de telefon, puterea sa maxima deemisie si niste parametrii ce caracterizeaza celula.

In functie de celula tinta, in care se transfera convorbirea, sunt mai multe tipuri de handover:

a. in zona de serviciu a aceluiasi controller al statiei de baza;b. in zona de serviciu a altui controller, dar in aceeasi zona de serviciu a Centrului de

comutatie a serviciilor mobile;c. in zone de serviciu ale altui Centru de comutatie.


Bibliografie:

Manual de fizic pentru clasa a VII-a; D. Turcitu i M. Panaghianu

Dima, I. - Dicionar de fizic, Editura tiinific i Enciclopedic, Bucureti, 1972

Sears, W.; Zemansky, M.; Young, H.D. - Fizic, Editura Didactic i Pedagogic,

Bucureti, 1983

Dodd, Annabel Z., The Essential Guide to Telecommunications. Prentice Hall PTR,

2002, p. 183.

Coe, Lewis (1995). The Telephone and It's Several Inventors: A History. Jefferson, NC:

McFarland & Company, Inc. p. 5. ISBN 978-0-7864-2609-6.

Brown, Travis (1994). Historical first patents: the first United States patent for many

everyday things (illustrated ed.). University of Michigan: Scarecrow Press. p. 179. ISBN

978-0-8108-2898-8.

US 174465 Alexander Graham Bell: "Improvement in Telegraphy" filed on February

14, 1876, granted on March 7, 1876.

"Pusks, Tivadar". Omikk.bme.hu. Retrieved 2010-05-23.

"Ringer Boxes". Telephonymuseum.com. Retrieved 2010-05-23.

Circuit Diagram, Model 102, Porticus Telephone website.

Sheridan, Barrett. "Newsweek - National News, World News, Health, Technology,

Entertainment and more... - Newsweek.com". MSNBC. Retrieved 2010-05-23.[dead

link]

Next-Generation Networks Set to Transform Communications, International

Telecommunications Union website, 4 September 2007. Retrieved 5 July 2009.

Centrala?, 6 februarie 2006, Mihai Stirbu, Jurnalul Naional, accesat la 24 iunie 2012

Doherty, Jim. Cisco Networking Simplified (Jim Doherty, Neil Anderson, Paul Della

Maggiora). ed. a II-a. ISBN 978-1-58720-199-8 (pbk.)

Tatiana Radulescu,"Telecomunicatii",Editura didactica si pedagogica,1997;

"Ghidul comunicatiilor IT&C",House of guides,2004;

Eugen Marza si Calin Simu,"Comunicatii mobile.Principii si standarde",Editura de

vest,2003;

Paul Postelnicu,"Comunicatii telefonice si telegrafice",Editura didactica si

pedagogica,1968.

referat principiul telefoniei si radiotelecomunicatiile

Documents