Введение
Возможности мобильного телефона или приложение
Функция мобильного телефона – это возможность, услуга или приложение, которые мобильный телефон предоставляет своим пользователям. Мобильные телефоны часто называют телефонами с базовыми функциями и они обеспечивают базовую телефонию. Устройства с более продвинутыми вычислительными возможностями, использующие собственный код, стремятся дифференцировать свою продукцию, внедряя дополнительные функции, чтобы сделать их более привлекательными для потребителей. Это привело к значительным инновациям в разработке мобильных телефонов за последние 20 лет. Общие компоненты, присутствующие во всех телефонах:
Ряд металл-оксид-полупроводниковых (MOS) интегральных схем (IC). Аккумулятор (обычно литий-ионный), обеспечивающий источник питания для функций телефона. Механизм ввода, позволяющий пользователю взаимодействовать с телефоном. Наиболее распространенным механизмом ввода является клавиатура, но сенсорные экраны также встречаются в смартфонах. Базовые услуги мобильной связи, позволяющие пользователям совершать звонки и отправлять текстовые сообщения. Все телефоны GSM используют SIM-карту для возможности обмена учетными записями между устройствами. Некоторые устройства CDMA также имеют аналогичную карту, называемую R-UIM. Индивидуальные устройства GSM, WCDMA, IDEN и некоторые спутниковые телефоны идентифицируются уникальным номером Международного идентификатора мобильного оборудования (IMEI). Все мобильные телефоны разработаны для работы в сотовых сетях и содержат стандартный набор услуг, позволяющих телефонам разных типов и в разных странах взаимодействовать друг с другом. Однако они также могут поддерживать другие функции, добавленные различными производителями на протяжении многих лет:
Роуминг, позволяющий использовать один и тот же телефон в нескольких странах, при условии, что операторы обеих стран имеют соглашение о роуминге. Отправка и получение данных и факсов (при подключенном компьютере), доступ к WAP-услугам и обеспечение полного доступа в Интернет с использованием технологий, таких как GPRS. Приложения, такие как часы, будильник, календарь, контакты, калькулятор и несколько игр. Отправка и получение изображений и видео (без использования интернета) через MMS, а на короткие расстояния, например, с помощью Bluetooth. В мультимедийных телефонах Bluetooth является обычной, но важной функцией. GPS-приемники, интегрированные или подключенные (например, с использованием Bluetooth) к сотовым телефонам, в основном для оказания помощи в отправке служб экстренного реагирования и эвакуаторов. Эта функция обычно называется E911. Push to Talk over Cellular, доступная на некоторых мобильных телефонах, – это функция, позволяющая пользователю быть услышанным только при нажатии и удержании кнопки разговора, аналогично рации. Аппаратный светодиод уведомлений на некоторых телефонах.
Пользовательский интерфейс
Помимо цифровой клавиатуры и кнопок для приема и отклонения вызовов (обычно расположенных слева направо и окрашенных в зеленый и красный цвета соответственно), кнопочные мобильные телефоны обычно оснащены двумя клавишами выбора – слева и справа – и четырехпозиционным D-pad, который может включать центральную кнопку, выполняющую функции кнопок "Ввод" и "ОК". Нажимаемое колесо прокрутки было впервые реализовано в 1990-х годах в телефоне Nokia 7110.
Батарея
Большинство современных мобильных телефонов используют литий-ионные аккумуляторы. Ранним популярным типом аккумуляторов для мобильных телефонов был никель-металлгидридный (NiMH) аккумулятор, благодаря своим относительно небольшим размерам и малому весу. Позже литий-ионные аккумуляторы стали широко распространены, поскольку они легче и не подвержены падению напряжения при длительной перезарядке, в отличие от никель-металлгидридных аккумуляторов. Многие производители мобильных телефонов используют литий-полимерные аккумуляторы вместо более старых литий-ионных, основными преимуществами которых являются еще меньший вес и возможность придать аккумулятору форму, отличную от строгой прямоугольной.
SIM-карта
Для работы GSM-мобильных телефонов требуется небольшой микрочип, называемый модулем идентификации абонента или SIM-картой. SIM-карта примерно размером с небольшую почтовую марку и обычно помещается под аккумулятором в задней части устройства. SIM-карта надежно хранит ключ абонента службы (IMSI), используемый для идентификации абонента на мобильных телефонных устройствах (таких как мобильные телефоны и компьютеры). SIM-карта позволяет пользователям менять телефон, просто извлекая SIM-карту из одного мобильного телефона и вставляя ее в другой мобильный телефон или устройство широкополосной телефонии. SIM-карта содержит свой уникальный серийный номер, международно уникальный номер мобильного пользователя (IMSI), информацию об аутентификации и шифровании, временную информацию, связанную с локальной сетью, список услуг, к которым пользователь имеет доступ, и два пароля (PIN для обычного использования и PUK для разблокировки). SIM-карты доступны в трех стандартных размерах. Первый – размер кредитной карты (85,60 мм × 53,98 мм x 0,76 мм, определенный в ISO/IEC 7810 как ID 1). Новая, наиболее популярная миниатюрная версия имеет ту же толщину, но длину 25 мм и ширину 15 мм (ISO/IEC 7810 ID 000), и один из ее углов скошен (фаскирован), чтобы предотвратить неправильную установку. Новейшее поколение, известное как 3FF или micro SIM, имеет размеры 15 мм × 12 мм. Большинство карт двух меньших размеров поставляются в виде полноразмерной карты с меньшей картой, удерживаемой на месте несколькими пластиковыми защелками; ее можно легко отломить для использования в устройстве, предназначенном для меньшей SIM-карты. Первая SIM-карта была изготовлена в 1991 году мюнхенской компанией Giesecke & Devrient, производителем смарт-карт, для финского оператора беспроводной связи Radiolinja. Giesecke & Devrient продала первые 300 SIM-карт Elisa (ранее Radiolinja). В тех сотовых телефонах, которые не используют SIM-карту, данные запрограммированы в их память. Доступ к этим данным осуществляется с помощью специальной цифровой последовательности для доступа к "NAM" (сокращение от "Name" или меню программирования номеров). Там можно добавить информацию, включая новый номер телефона, новые номера поставщиков услуг, новые номера экстренной помощи, новый ключ аутентификации или A-Key, а также список предпочтительного роуминга (PRL). Однако, чтобы предотвратить случайное отключение телефона или его исключение из сети, поставщик услуг обычно блокирует эти данные с помощью Master Subsidiary Lock (MSL). MSL также блокирует устройство на определенного оператора при продаже по сниженной цене. MSL применяется только к SIM-карте, поэтому после истечения срока действия контракта MSL по-прежнему действует для SIM-карты. Однако телефон также изначально заблокирован производителем в MSL поставщика услуг. Эта блокировка может быть снята, чтобы телефон мог использовать SIM-карты других поставщиков услуг. Большинство телефонов, приобретенных за пределами США, являются разблокированными, поскольку существует множество поставщиков услуг, расположенных близко друг к другу или имеющих перекрывающееся покрытие. Стоимость разблокировки телефона варьируется, но обычно невелика и иногда предоставляется независимыми продавцами телефонов. Аналогичный модуль, называемый съемным модулем идентификации пользователя или RUIM-картой, используется в некоторых сетях CDMA, особенно в Китае и Индонезии.
Гибридные телефоны с несколькими картами
Гибридный мобильный телефон может принимать более одной SIM-карты, даже разных типов. SIM-карты и RUIM-карты можно использовать одновременно, а некоторые телефоны поддерживают три или четыре SIM-карты. С 2010 года они стали популярными в Индии, Индонезии и других развивающихся рынках, что связано со стремлением получить минимальную стоимость звонков в сети. В третьем квартале 2011 года Nokia поставила 18 миллионов недорогих телефонов с двумя SIM-картами, пытаясь вернуть утраченные позиции на рынке смартфонов высокого класса.
Показать
Мобильные телефоны оснащены дисплеем, некоторые из которых также являются сенсорными экранами. Размер экрана значительно различается в зависимости от модели и обычно указывается либо в виде ширины и высоты в пикселях, либо как диагональ, измеряемая в дюймах. Некоторые телефоны имеют более одного дисплея, например, Kyocera Echo – Android-смартфон с двумя 3,5-дюймовыми экранами. Экраны также могут быть объединены в единое устройство, напоминающее 4,7-дюймовый планшет.
Центральный блок обработки
Мобильные телефоны оснащены центральными процессорами (ЦПУ), аналогичными тем, что используются в компьютерах, но оптимизированными для работы в условиях низкого энергопотребления. В смартфонах ЦПУ обычно интегрирован в систему на кристалле (SoC) – процессор приложений. Производительность мобильного ЦПУ зависит не только от тактовой частоты (обычно измеряемой в герцах и кратных ей величинах), но и от иерархии памяти, которая существенно влияет на общую производительность. В связи с этими особенностями, производительность процессоров мобильных телефонов часто более точно оценивается по результатам различных стандартизированных тестов, измеряющих реальную эффективность в типичных приложениях.
Различные особенности
Другие функции, которые можно найти в мобильных телефонах, включают GPS-навигацию, воспроизведение музыки (MP3) и видео (MP4), радиоприемник RDS, встроенный проектор, вибрационные и другие тихие варианты вызова, будильники, запись голосовых заметок, функции персонального цифрового помощника, возможность просмотра потокового видео, загрузки видео, видеозвонков, встроенные камеры (1.0+ Мпкс) и видеокамеры (видеозапись) с автофокусом и вспышкой, рингтоны, игры, PTT, картридер (SD), USB (2.0), поддержка двух SIM-карт, инфракрасный порт, Bluetooth (2.0) и WiFi, NFC, мгновенные сообщения, доступ к электронной почте и просмотр веб-страниц, а также использование в качестве беспроводного модема. Первым смартфоном стал Nokia 9000 Communicator в 1996 году, который добавил функциональность PDA к базовому мобильному телефону того времени. По мере миниатюризации и увеличения вычислительной мощности микрочипов, в телефоны стало возможно добавлять все больше функций, концепция смартфона развивалась, и то, что считалось высококлассным смартфоном пять лет назад, сегодня является стандартным телефоном. Для обслуживания различных сегментов рынка были представлены несколько серий телефонов, таких как RIM BlackBerry, ориентированный на потребности корпоративных клиентов в электронной почте; музыкальные телефоны Sony Ericsson Walkman и телефоны-камеры Cybershot; мультимедийные телефоны Nokia Nseries, Palm Pre, HTC Dream и Apple iPhone. Nokia и Кембриджский университет продемонстрировали гибкий мобильный телефон под названием Morph. Некоторые телефоны оснащены электромеханическим преобразователем на задней панели, который преобразует электрический звуковой сигнал в механические вибрации. Вибрации передаются через скулы или лоб, позволяя пользователю слышать разговор. Это полезно в шумной обстановке или при ослабленном слухе. По состоянию на 2018 год существуют смартфоны с поддержкой обратной беспроводной зарядки.
Многорежимные и многодиапазонные мобильные телефоны
Большинство сетей мобильной связи являются цифровыми и используют стандарты GSM, CDMA или iDEN, которые работают на различных радиочастотах. Эти телефоны можно использовать только с тарифным планом от той же компании. Например, телефон Verizon нельзя использовать с сервисом T-Mobile, и наоборот. Многорежимный телефон работает в разных стандартах, а многодиапазонный телефон (также известный более конкретно как двух-, трех- или четырехдиапазонный) – это телефон, предназначенный для работы на более чем одной радиочастоте. Некоторые многорежимные телефоны могут работать и в аналоговых сетях (например, двухдиапазонные, трехрежимные: AMPS 800 / CDMA 800 / CDMA 1900). Для телефона GSM двухдиапазонный обычно означает 850 / 1900 МГц в Соединенных Штатах и Канаде, 900 / 1800 МГц в Европе и большинстве других стран. Трехдиапазонный означает 850 / 1800 / 1900 МГц или 900 / 1800 / 1900 МГц. Четырехдиапазонный означает 850 / 900 / 1800 / 1900 МГц, также называемый мировым телефоном, поскольку он может работать в любой сети GSM. Многодиапазонные телефоны были полезны для обеспечения роуминга, а многорежимные телефоны помогли внедрить функции WCDMA без необходимости отказываться от широкого покрытия GSM. Почти каждый настоящий 3G-телефон, который продается, фактически является мобильным устройством с двойным режимом WCDMA/GSM. Это также относится к телефонам 2.75G, таким как те, которые основаны на CDMA 2000 или EDGE.
Проблемы в производстве мультимодных телефонов
Особая сложность при производстве многорежимного мобильного телефона заключается в поиске способов совместного использования компонентов между различными стандартами. Клавиатура и дисплей должны быть общими, иначе сложно будет рассматривать устройство как единый телефон. Помимо этого, на каждом уровне интеграции возникают свои проблемы. Степень сложности этих задач зависит от различий между системами. Например, в случае многорежимных телефонов IS-95/GSM или AMPS/IS-95, базовая обработка сигналов существенно различается в разных системах. Это приводит к реальным трудностям при интеграции компонентов и, как следствие, к увеличению размеров телефонов. Интересным частным случаем многорежимных телефонов является телефон WCDMA/GSM. Радиоинтерфейсы значительно отличаются друг от друга, однако обмен сообщениями между мобильным устройством и базовой сетью имеет много общего, что упрощает совместное использование программного обеспечения. Возможно, что более важно, воздушный интерфейс WCDMA был разработан с учетом совместимости с GSM. Он имеет специальный режим работы, известный как режим с прерыванием, в котором мобильное устройство вместо непрерывной передачи может временно прекратить передачу и попытаться найти GSM-сети в данном районе. Этот режим обеспечивает безопасную межчастотную передачу с измерением каналов, которое в других CDMA-системах можно лишь приблизительно оценить с помощью "пилотных сигналов". Еще один интересный случай – мобильные телефоны, поддерживающие варианты DS-WCDMA и MC-CDMA 3G протокола CDMA 2000. Изначально частота дискретизации в этих телефонах была несовместима. В рамках патентных переговоров было достигнуто соглашение об использовании совместимых частот дискретизации. Это должно означать, что, несмотря на значительные различия в воздушных и системных интерфейсах, даже на концептуальном уровне, большая часть аппаратного обеспечения для каждой системы внутри телефона может быть унифицирована, а различия в основном ограничиваются программным обеспечением.
Данные связи
Мобильные телефоны сейчас широко используются для передачи данных, например, для отправки SMS-сообщений, просмотра веб-сайтов на мобильных устройствах и даже потоковой передачи аудио- и видеофайлов. Основными ограничивающими факторами являются размер экрана, отсутствие клавиатуры, вычислительная мощность и скорость соединения. Большинство мобильных телефонов, поддерживающих передачу данных, могут использоваться в качестве беспроводных модемов (через кабель или Bluetooth) для подключения компьютера к Интернету. Этот способ доступа медленный и дорогой, но он может быть доступен в очень отдаленных районах. С появлением новых смартфонов разрешение экрана и вычислительная мощность стали выше. Некоторые новые процессоры работают на частоте более 1 ГГц. Для различных смартфонов, таких как Symbian и Windows Mobile, теперь доступно множество сложных программ. Скорость соединения зависит от поддержки сети. Изначально передача данных в сетях GSM была возможна только через CSD (коммутация каналов данных), которая имеет пропускную способность 9600 бит/с и обычно тарифицируется по времени соединения (с точки зрения сети она мало чем отличается от голосового вызова). Позже была представлена улучшенная версия CSD – HSCSD (высокоскоростная коммутация каналов данных), которая могла использовать несколько временных слотов для нисходящего канала, увеличивая скорость. Максимальная скорость HSCSD составляет около 42 кбит/с, она также тарифицируется по времени. Затем была внедрена GPRS (общедоступная пакетная радиосвязь), которая работает по совершенно иному принципу. Она также может использовать несколько временных слотов для передачи, но не занимает радиоресурсы, когда данные не передаются (в отличие от CSD и подобных технологий). GPRS обычно имеет более низкий приоритет, чем голосовая связь и CSD, поэтому задержки большие и непостоянные. Позже GPRS была модернизирована до EDGE, которая отличается в основном методом радиомодуляции, позволяющим передавать больше данных в той же полосе частот. GPRS и EDGE обычно тарифицируются по объему переданных данных. Некоторые телефоны также оснащены полноразмерными клавиатурами Qwerty, например, LG enV. По состоянию на апрель 2006 года несколько моделей, таких как Nokia 6680, поддерживают связь 3G. Эти телефоны имеют доступ в Интернет через бесплатную загрузку веб-браузера Opera. Модели Verizon Wireless поставляются с предварительно установленным Internet Explorer.
Уязвимость к вирусам
По мере добавления в телефоны более сложных функций, они становятся более уязвимыми для вирусов, использующих слабые места в этих функциях. Даже текстовые сообщения могут быть использованы в атаках червями и вирусами. Продвинутые телефоны с поддержкой электронной почты могут быть подвержены воздействию вирусов, способных размножаться путем отправки сообщений через адресную книгу телефона. В некоторых моделях телефонов USSD использовался для принудительного сброса к заводским настройкам, что приводило к удалению данных и сбросу пользовательских настроек. Вирус может предоставить несанкционированным пользователям доступ к телефону для поиска паролей или корпоративных данных, хранящихся на устройстве. Кроме того, вирус может быть использован для перехвата управления телефоном и совершения звонков или отправки сообщений за счет владельца. Ранее мобильные телефоны использовали проприетарные операционные системы, уникальные для каждого производителя, что затрудняло разработку массовых атак. Однако распространение программных платформ и операционных систем, используемых многими производителями, таких как Java, операционные системы Microsoft, Linux или Symbian OS, может увеличить распространение вирусов в будущем. Bluetooth – функция, присутствующая во многих телефонах высокого класса, и вирус Caribe использовал эту функцию, позволяя Bluetooth-телефонам заражать другие Bluetooth-телефоны, работающие под управлением Symbian OS. В начале ноября 2004 года несколько веб-сайтов начали предлагать определенное программное обеспечение, обещающее рингтоны и заставки для определенных телефонов. Пользователи, скачавшие это программное обеспечение, обнаружили, что все значки на экране телефона превратились в черепа и кости, а их телефоны были заблокированы, лишив их возможности отправлять или получать текстовые сообщения, а также получать доступ к спискам контактов или календарям. С тех пор эксперты по безопасности назвали этот вирус "Черепами". Вирус Commwarrior A был обнаружен в марте 2005 года, и он пытается распространяться через MMS-сообщения другим контактам из телефонной книги. Как и Cabir, Commwarrior A также пытается устанавливать связь через беспроводное соединение Bluetooth с другими устройствами, что в конечном итоге может привести к разрядке аккумулятора. Однако для распространения вируса требуется вмешательство пользователя. Bluetooth-телефоны также подвержены "блюджакингу", который, хотя и не является вирусом, позволяет передавать нежелательные сообщения от анонимных пользователей Bluetooth.
Камеры
Большинство современных телефонов также оснащены встроенной цифровой камерой (см. телефон с камерой), которая может иметь разрешение до 108 мегапикселей. Это вызывает определенные опасения по поводу конфиденциальности, в связи с возможным подглядыванием, например, в бассейнах. Южная Корея обязала производителей обеспечивать, чтобы все новые телефоны издавали звуковой сигнал при каждом снимке. Часто возможна также запись звука и видео. Большинство людей не ходят с видеокамерой, но всегда носят с собой телефон. Появление телефонов с видеокамерой коренным образом меняет доступность видеоматериалов для потребителей и способствует развитию гражданской журналистики.