Розділ 2 Фізичні властивості та принципи дії мобільного телефону
Особливість стільникового зв’язку полягає в тому, що загальна зона покриття ділиться на комірки (стільники). Кожна комірка перекривається окремою базовою станцією. Комірки, частково перекриваючись утворюють мережу. Основні складники стільникової мережі – стільникові телефони та базові станції, які працюють у тому самому частотному діапазоні. Стільникові мережі різних операторів з’єднані одна з одною, а також зі стаціонарною телефонною мережею. Це дозволяє абонентам одного оператора робити дзвінки абонентам іншого оператора, телефонувати з мобільних апаратів на стаціонарні і навпаки [1].
Розглянемо принцип дії мобільного телефону (рис. 2.1):
Стільниковий телефон - це прийомо-передавач, який працює на одній з частот у діапазоні 850, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц. Причому прийом і передача рознесені по частотах.
Система GSM складається з 3-х основних компонентів, таких як:
- підсистема базових станцій;
- підсистема перемикання/комутації;
- центр управління та обслуговування.
Стільниковий (мобільний) телефон взаємодіє з мережею базових станцій (БС). Вишки БС зазвичай встановлюють або на своїх наземних щоглах, або на дахах будинків та інших споруд, або ж на орендованих вже існуючих вишках усіляких ретрансляторів радіо/ТБ і т.п., а також на висотних трубах котелень та інших промислових споруд. Процес реєстрації по суті є процесом авторизації. Його суть полягає в тому, що кожна SIM-картка, вставлена у телефон, має свої унікальні ідентифікатори. Ці ідентифікатори заносяться в базу центру авторизації (AuC) при вступі виготовлених SIM-карт оператора зв'язку. При реєстрації телефону в мережі ідентифікатори передаються БС, а саме AuC. Далі AuC (центр ідентифікації) передає телефону деяке випадкове число, яке є ключем для виконання обчислень за спеціальним алгоритмом. Це обчислення відбувається одночасно в мобільному телефоні та AuC, після чого обидва результати порівнюються. Якщо вони збігаються, то SIM-картка визнається справжньої і телефон реєструється в мережі.
Передача голосу від абонента до абонента в стандарті GSM - це технічно дуже складний процес, що абсолютно відрізняється від звичної передачі голосу по аналогових мереж як, наприклад, домашній провідний/радіо телефон. Голос абонента, перш ніж буде переданий в ефір, піддається безлічі перетворень. Аналоговий сигнал розбивається на відрізки тривалістю 20мс, після чого перетворюється в цифровий, потім кодується шляхом застосування алгоритмів шифрування з відкритим ключем - система EFR (Enhanced Full Rate - вдосконалена система кодування мови, розроблена фінською компанією Nokia).
В абонента, що приймає, всі перетворення відбуваються в зворотному порядку [1].
На сьогоднішній день світові стандарти, які регламентують безпеку сотових телефонів, характеризують рівень випромінювання параметром SAR (Specific Absorption Rates - коефіцієнт питомого поглинання), який вимірюється в ватах на кілограм. Ця величина визначае енергію електромагнітного поля, якя виділяється у тканинах за одну секунду.
У Європі допустиме значення випромінювання складае 2 Вт/кг. В США обмеження сильніші: федеральна комісія по зв’язку сертифікує лише ті сотові апарати, SAR яких не перевищуе 1,6 Вт/кг. Такий рівень випромінювання не призводить до суттєвого нагрівання тканин, стверджують спеціалісти фінського центру радіаційної і ядерної безпеки. В цьому науковому інституті було протестовано 28 моделей телефонів. Дослідження показали, що SAR знаходяться в межах від 0,45 до 1,12 Вт/кг. Тобто випромінювання самих популярних на сьогоднішній день у світі мобільних телефонів приблизно співпадають з рівнем, вказаним виробниками, і набагато нижче потрібних норм.
Щорічній цей центр радіаційної і ядерної безпеки розглядає 16 нових моделей мобільних телефонів від світових виробників, включаючи тутешню компанію Nokia, американську Motorola, південнокорейську Samsung, шведсько – японську Sony Ericsson і німецьку Siemens. Випромінювання усіх розглянутих моделей мобільників було значно нижче SAR.
У кінці 2004 року були оголошені результати чотирьохрічних досліджень під назвою Reflex. Не зважаючи на висновок, що електромагнітне випромінювання у межах між 0,3 до 2 Ват/кг, вчені не змогли однозначно довести, що мобільні телефони загрожують здоров’ю людині у реальному житті. Вони вважають, що для таких заяв необхідні подальші дослідження на тваринах і людях - добровольцях.