Telefon: definitsioon, ajalugu, tööpõhimõte ja mobiilside

Telefon, mida nimetatakse ka telefoniks, on suhtlusvahend. Algselt oli see elektriline vahend, mis edastas analoogkõnet mööda juhtmeid. Nüüd on see elektrooniline vahend, mis saadab digitaalseid signaale juhtmete või raadio teel. Telefoni abil saavad kaks eri kohas viibivat inimest omavahel rääkida. Varased telefonid pidid olema ühendatud juhtmetega, mida nimetatakse püsi- või lauatelefonideks. Kaasaegsed mobiiltelefonid kasutavad raadiolained.

Ajalooline ülevaade

Telefoni areng algas 19. sajandi keskel. Peamised verstapostid on:

• varajased katsed: mitmed leiutajad katsetasid heli teisendamist elektrilisteks signaalideks;
• Alexander Graham Bell (1876): esimesed toimivad telefonikõned ja patentidega seotud arendused;
• vahetusseadmed: 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses tekkisid käsitsi opereeritavad telefonivahetused, mis hiljem automatiseeriti;
• valik- ja numbrikäsklused: keerukamad valimismehhanismid (rotor, toonvalimine ehk DTMF);
• mobiilside: 20. sajandi lõpus hakati välja arendama esimesi mobiilsidevõrke (1G → analoog, 2G → digi, edasi 3G/4G/5G), mis võimaldasid kõne kõrval ka andmesidet.

Tööpõhimõte

Telefoni põhifunktsioon on heli muutmine edastatavaks signaaliks ja vastupidi. Peamised sammud on:

• heli muundamine: mikrofon (transducer) teisendab inimese hääle mechaniliste kõikumisteks elektriliseks signaaliks;
• signaali töötlemine: analoogsignaali võidakse filtreerida ja tugevendada; digiajastul muudetakse signaal ADC abil digitaalseteks proovideks ning rakendatakse kodeerimist ja kompressiooni;
• edastus: signaal liigub üle juhtmete (paarikaabel, koaksiaal, optiline kiud) või raadio kaudu (mobiilside);
• vahetus ja suunamine: PSTN (avalik telefonivõrk) kasutab lülitusjaamu, VoIP ja internetipõhised teenused kasutavad pakettvahetust (IP-ruuterid, serverid);
• vastuvõtt: vastav seade võtab signaali, DAC muudab digitaalse signaali tagasi analoogiks ning kõlar taastab heli.

Telefoni tüübid

• Lauatelefonid: juhttel põhinevad kodu- ja kontoritelefonid, sageli vooluvõrgust toituvad;
• Traadita (DECT) telefonid: lokaalsed juhtmevabad saadused kodus või kontoris;
• Mobiiltelefonid: ühenduvad mobiilsidevõrkudega, liikumisel säilib side;
• Nutitelefonid: lisaks hääle- ja tekstiteenustele toetavad internetti, rakendusi, fotosid ja paljusid muid funktsioone;
• IP-telefonid (VoIP): kõne edastatakse Interneti-protokolli paketina, võimaldades soodsamat ja paindlikumat sideinfrastruktuuri.

Mobiilside ja selle põhimõtted

Mobiilside põhineb võrgustikustruktuuril, kus territoorium on jagatud väikesteks aladeks ehk cellideks. Iga celli teenindab baasjaam, mis suhtleb mobiilseadmetega raadiolainete kaudu. Peamised mõisted ja protsessid:

• SIM-kaart ja autentimine: identifitseerib abonenti võrgus (IMSI, autentimisprotseduurid);
• hääl ja andmeside: tänapäeval enamik häälkõnesid teisendatakse digitaalseks (näiteks VoLTE), andmeside kasutab paketipõhist edastust;
• handover: kui kasutaja liigub cellist teise, toimub side katkestuseta üleandmine baasjaamade vahel;
• võrgu põlvkonnad: 1G—analoog, 2G—digitaalne hääl ja SMS, 3G—andmeside ning paremad kiirused, 4G/LTE—suure kiiruse andmeside, 5G—väga madal latentsus, suur läbilaskevõime ja IoT-toetus.

Tänapäevased nutitelefonid ja funktsioonid

Nutitelefonid on tänapäeval palju enamat kui ainult häälekommunikatsiooni vahend. Peamised võimalused:

• veebisirvimine ja e-post;
• nutirakendused (sotsiaalmeedia, pangandus, tervisejälgimine, kaardirakendused);
• kõrge resolutsiooniga kaamerad ja meediaesitus;
• GPS ning asukohapõhised teenused;
• mitme anduri tugi (kiirendusmõõtur, giroskoop, lähedusandur, baromeeter jpm);
• traadita laadimine, kiire laadimine ja akuhaldus;
• turvarakendused: sõrmejäljelugejad, näotuvastus ja andmete krüptimine.

Turvalisus ja privaatsus

Telefoni- ja mobiilsidet mõjutavad turvariskid ja privaatsusküsimused. Olulised aspektid:

• krüptimine: kaasaegsed mobiilivõrgud ja paljud VoIP-teenused kasutavad krüptimist; siiski võivad mõned vanemad protokollid olla haavatavad;
• metadate: kõneaja, osapooled ja asukohainfo võivad jääda võrguhaldurite logidesse ning neid kasutatakse järelevalves ja analüüsis;
• ohud: eavesdropping, SIM-i kloonimine, võltsjaamad (fake base stations), pahavara nutiseadmetes;
• privaatsuskaitse: turvalised sõnumi- ja kõnerakendused (lõpp-punkti krüptimisega) ning operatsioonisüsteemi värskendused vähendavad riske.

Tulevik

Telefoni ja mobiilsidetehnoloogia areneb edasi: 5G laieneb ja optimeeritakse, töös on uurimistööd 6G, samuti suureneb IoT-seadmete hulk ning tehisintellekti integreerimine kõnesüsteemidesse (häälassistendid, nutikas kõnetuvastus, reaalajas tõlkimine). Samuti on fookuses energiatarve ja rohelisemad lahendused seadmete ning võrkude jaoks.

Märkus: telefon kui seadme ja teenuse tähendus on ajas laienenud: tänapäeval hõlmab see nii häälkõnesid kui ka rikkalikku valikut andmepõhiseid võimalusi, mis teevad telefonist keskse osa igapäevasest suhtlus- ja infokäitusest.

Otsing