Телефон в автомобиле

Развитие мобильной связи

В 70-е годы прошлого столетия первые автомобильные радиотелефоны работали с аналоговой радиосетью. Передатчики и приемники в автомобилях были довольно тяжелыми и громоздкими. То же самое касалось телефонных трубок и необходимых антенн. Поэтому в то время существовали только стационарные аппараты. В 80-х годах появились первые переносные мобильные телефоны, которые скорее напоминали портфели-дипломаты, чем современные мобильные телефоны.

Только в 90-х годах с развитием цифровых технологий мобильной связи и установлением международных стандартов были заложены основы наших современных мобильных телефонов.

Посредством GSM (Global System for Mobile Communication = англ. глобальная система мобильной связи) для мобильной связи были определены три диапазона частот. В сетях GSM передача выполняется в цифровом виде. Речь преобразуется мобильным телефоном в цифровые сигналы и передается дальше в виде данных. В результате цифрового преобразования речи данные также сжимаются, что способствует значительному увеличению емкости. Кроме того, могут передаваться и другие данные, например, с компьютера или короткие сообщения (SMS = служба коротких сообщений). Скорость передачи данных составляет 9,6 кбит/с.

GSM 900, в Германии известна также как D-сеть, является самым старым стандартом и работает на частоте 900 Мегагерц с радиусом действия от 200 м до максимум 35 км. GSM 1800, также известная как Е-сеть, использует частоту 1800 Мегагерц с радиусом действия от 25 м до максимум 10 км, и (из-за малого радиуса действия) первоначально была разработана для использования в районах с высокой плотностью населения. GSM 1900 в диапазоне частоты 1900 Мегагерц используется преимущественно в Северной Америке (США, Канада) в густонаселенных районах и частично в Южной Америке. Мобильные телефоны, которые могут использовать две мобильные сети, называются двухдиапазонными телефонами. В Европе это GSM 900 и GSM 1800. Существует также двухдиапазонные телефоны, которые могут работать в сетях GSM 900 и GSM 1900. Так называемые трехдиапазонные мобильные телефоны могут использовать все три диапазона частот.

Основы работы и техника

Основой мобильной связи всегда является радиосвязь между мобильным передатчиком/приемником (мобильным телефоном) и стационарной радиостанцией или базовой станцией. Базовая станция, в свою очередь, через центральную станцию или коммутационную станцию связана с другими базовыми станциями или со стационарной сетью. Различные станции, в большинстве случаев, связаны между собой посредством стационарных наземных (terra = лат. земля) проводов. Однако они могут быть связаны также радиосигналами или даже через спутники.

Мобильная сеть

Рисунок. Мобильная сеть

В сетях GSM радиосвязь, так называемый соединительный канал, состоит из двух согласованных высоких (HF) — частот. На одной частоте передаются сигналы от мобильного телефона к базовой станции, а на другой частоте передаются сигналы от базовой станции к мобильному телефону. Вследствие этого сигналы могут передаваться в обоих направлениях одновременно. Такая передача является дуплексной передачей.

Соединительный канал может устанавливаться, если мобильный телефон зарегистрирован в сети с присвоением международного идентификационного номера, так называемого IMSI (Международного идентификатора мобильного абонента). Мобильный телефон всегда автоматически регистрируется в самой сильной сети с лучшим приемом сигналов. В каждом мобильном телефоне предусмотрена также возможность ручного поиска сети. Это особенно важно при пребывании за рубежом или в приграничных областях, когда иностранные базовые станции выполняют регистрацию в иностранной сети, хотя вы еще находитесь на своей территории.

ПО ТЕМЕ:  Описание компонентов, входных и выходных сигналов круиз-контроля

Идентификация (IM5I) определяется SIM-картой. SIM-карта (Subscriber Identification Modul = англ., модуль идентификации абонента) является чип-картой, на которой сохранены номер мобильного телефона, данные для входа в соответствующую сеть и PIN (персональный идентификационный номер). SIM-карта приобретается у провайдера (Service-Provider = англ. поставщик услуг) и подключается (активируется). SIM-карта может, как правило, быть вставлена в любой мобильный телефон. Только старые SIM-карты, которые раньше работали с пятью Вольтами, сегодня (стандарт сегодня = три Вольта) не могут читаться современными мобильными телефонами. Чтобы связь обеспечивалась повсюду, базовые станции должны быть распределены таким образом, чтобы обеспечивалось максимально возможное покрытие поверхности. С другой стороны, ограничено количество возможных частот. Не каждая базовая станция может использовать собственную частоту. Поэтому GSM-сеть построена в виде сот.

Разделение сети на ячейки

Рисунок. Разделение сети на ячейки

Центром ячейки всегда является базовая станция. Размер ячейки зависит от количества абонентов мобильной связи в этом регионе и от размера региона, в котором обеспечивается связь. Каждая базовая станция одновременно может обслуживать только определенное количество соединений. Благодаря сотовой структуре одинаковые частоты могут снова использоваться через большие расстояния ячеек.

Распространение радиоволн не ограничивается формой сот, а происходит, главным образом, по кругу, в результате чего частоты отдельных ячеек в действительности, чаще всего, накладываются друг на друга. В густонаселенных районах могут пересекаться несколько ячеек. Вследствие этого телефонный разговор, как правило, может передаваться от одной ячейки в соседнюю ячейку без прерывания. Процесс передачи называют Handover (= англ. передача). Это происходит автоматически посредством мобильного телефона и связанных между собой коммутационных станций.

Однако существует ряд помех, которые препятствуют удержанию или выполнению разговора и которые будут указаны ниже. Речь идет о функциональных ограничениях, причиной которых не является неисправность или сбои в работе отдельного мобильного телефона. При поступлении рекламаций следует уточнять, когда и где, прерывалась связь.

Распространению радиоволн, на практике, часто мешают горы, холмы и здания. Это приводит к экранированию, вызывающему прерывание разговоров. Приводить к сбоям в сети или обрывам связи могут также атмосферные воздействия в виде дождя, снега и грозы. Обрыв связи может быть вызван также ошибкой передачи или перегрузкой сети, то есть количество возможных соединений достигнуто. Чаще всего такое происходит в определенное время суток или при проведении крупных мероприятий. При перегрузке сети могут быть сделаны только экстренные вызовы, поскольку они всегда имеют наивысший приоритет и прерывают все остальные соединения. В туннелях в большинстве случаев связь также прерывается, если репитер (= англ. повторитель) не усиливает в туннеле радиосигналы базовой станции. Обрывы связи возможны вследствие слабой мощности передачи мобильного телефона при большом расстоянии до базовой станции. Мощность передачи современных мобильных телефонов в большинстве составляет от одного до максимум двух Ватт, стационарные автомобильные телефоны могут обладать мощностью передачи до восьми Ватт. Разумеется, создать и удержать связь с перемещаемым мобильным телефоном, с точки зрения законов физики, гораздо сложнее. Теоретически GSM-сети могут создавать, удерживать связь и даже выполнять передачу на скорости прибл. 250 км/ч. Однако на практике можно убедиться в том, что при увеличивающейся скорости связь становится хуже и часто обрывается именно тогда, когда дополнительные граничные условия, такие как сетевое питание, ухудшились.

ПО ТЕМЕ:  Как пользоваться круиз-контролем

Примеры разных вариантов и этапы развития

Развитие отрасли мобильной связи происходит стремительными темпами. Это касается и установки телефонов в автомобилях. Постоянно появляются новые варианты и компоненты. Следующие примеры представляют обзор развития различных вариантов. Обширное представление всех возможностей по теме телефона в рамках данной книги невозможно, да и не нужно, поскольку описание систем ограничивается основными принципами построения и выполняемыми функциями.

Стационарная установка конца 90-х годов

Телефонная система, изображенная на рисунке, представляет собой так называемую стационарную установку с трубкой и устройством громкой связи. Управление телефоном может выполняться посредством многофункционального рулевого колеса или непосредственно через телефонную трубку. Номер телефона индицируется также на дисплее радио.

Разводка системы стационарного телефона

Рисунок. Разводка системы стационарного телефона

  1. База телефонной трубки с картридером и трубкой
  2. Интерфейс
  3. Передатчик/приемник
  4. Антенна на крыше
  5. Микрофон громкой связи
  6. Динамик громкой связи

С помощью телефонной трубки, которая обеспечивает связь пользователя с телефонной установкой, можно выполнять все известные функции:

  • включение/выключение,
  • ввод кода,
  • ввод номера телефона,
  • сохранение и выбор телефонного номера,
  • завершение разговора,
  • использование повторного набора номера,
  • изменение громкости при громкой связи и при использовании телефонной трубки.

Дополнительная индикация тарифов, тарифных единиц, мощности приема, наличия сообщений и различных функций меню также выполняется посредством телефонной трубки. В базу телефонной трубки встроен также картридер для SIM-карты.

Интерфейс является точкой сопряжения телефонной системы с автомобилем. Посредством шинного соединения с электроникой кузова и комфорта возможны также дополнительные функции и варианты управления при помощи других компонентов автомобиля. Индикация телефонного номера на дисплее радио, регулирование громкости в зависимости от скорости движения, управление яркостью подсветки телефонной трубки, диагностика телефона при помощи тестера и управление основными функциями телефона посредством многофункционального рулевого колеса.

При помощи многофункционального рулевого колеса можно принимать и заканчивать телефонные разговоры, пролистывать в телефонном справочнике и выбирать нужный телефонный номер. Также можно регулировать громкость громкой связи и переключаться между режимом радио и телефона.

Основным компонентом телефонной системы является блок управления приемом и передачей. Он получает все данные от телефонной трубки, SIM-карты и интерфейса, создавая через антенну соединение с мобильной сетью. С другой стороны, он принимает сигналы мобильной сети и передает их на интерфейс и телефонную трубку. Отключение звука радио во время телефонного разговора также активируется посредством блока управления приемом и передачей через сигнал MUTE (mute = англ.: тихо).

ПО ТЕМЕ:  Как самому установить спортивные сиденья

Управление функцией громкой связи также выполняется непосредственно блоком управления приемом и передачей. Для этого к нему подключены микрофон и громкоговоритель.

При поиске неисправности сначала необходимо попытаться проверить наличие возможных неисправностей при помощи диагностического тестера. При неожиданно возникающих неисправностях целесообразно провести поэтапную замену отдельных компонентов. Лучше всего использовать для этого компоненты системы того же принципа действия. Если ошибка переходит далее, то причина неисправности находится в последнем замененном компоненте. Когда заменены все компоненты, а неисправность все еще присутствует в автомобиле, то чаще всего причина кроется в кабельной разводке, штекерах и иных соединениях. Однако при этом необходимо убедиться, что все компоненты имеют одинаковую версию программного и аппаратного обеспечения.

Варианты мобильных телефонов, встраиваемых в автомобиль

Представленная на рисунке телефонная система, в основном, соответствует ранее описанному стационарному телефону. Возможные функции, различные возможности управления и соединение с автомобилем одинаковые.

Система с мобильным телефоном

Рисунок. Система с мобильным телефоном

  1. Мобильный телефон
  2. База мобильного телефона со штекерным соединением
  3. Интерфейс
  4. Передатчик/приемник
  5. Усилитель антенны
  6. Антенна на крыше
  7. Микрофон громкой связи
  8. Динамик громкой связи

Основное отличие заключается в том, что он уже сам по себе является самостоятельным мобильным телефоном и может быть использован без связи с автомобилем как таковой. Поскольку SIM-карта находится в мобильном телефоне, в автомобиле картридер для SIM уже не нужен. С другой стороны, нужна база для надежного крепления телефона и его связи с телефонной системой автомобиля. Кроме того, должна быть обеспечена возможность зарядки аккумулятора мобильного телефона от бортовой сети, то есть бортовое напряжение подстраивается под напряжение аккумулятора телефона (чаще всего три Вольта). Электроника для зарядки встроена в базу мобильного телефона.

Поскольку мобильный телефон не отправляет и не принимает больше сигналы через встроенную антенну и имеет выходную мощность до двух Ватт, такая система требует наличия усилителя для антенны, который выравнивает потери от проложенных в автомобиле длинных проводов.

Как уже упоминалось ранее, этот телефон представляет собой отдельную самостоятельную единицу. Чтобы воспользоваться возможностью управления телефона, например, посредством многофункционального рулевого колеса, функциями громкой связи и т.п., как и в стационарном телефоне, программное обеспечение мобильного телефона должно быть настроено на эти функции и быть совместимым с программным обеспечением системы автомобиля. Поэтому могут использоваться только некоторые мобильные телефоны. Штекер спирального кабеля базы мобильного телефона подходит только к определенным моделям мобильных телефонов. Однако даже мобильные телефоны одного и того же производителя и той же модели могут не работать, если не было записано специальное программное обеспечение производителя автомобиля.

В случае появления неисправностей систему можно легко диагностировать тестером и методом «тестирования» при помощи другого работающего и подходящего мобильного телефона. Если предполагается, что сбои в работе вызваны усилителем антенны, то при хорошем приеме можно напрямую соединить вход и выход усилителя антенны. Если неисправности исчезли, то причиной можно считать усилитель.

ПО ТЕМЕ:  Встроенные информационные системы для водителей. Общие сведения

Актуальное решение дооснащения мобильного телефона без интеграции в автомобиль

Вторым по частоте использования вариантом мобильного телефона в автомобиле, непосредственное использование которого во время движения запрещено, является универсальное решение дооснащения устройством громкой связи и креплением для телефона.

Держатель мобильного телефона в автомобиль

Рисунок. Дооснащение мобильного телефона с креплением

Управление и использование различных функций телефона происходит исключительно через сам телефон. Для этого телефон устанавливается в доступном для водителя месте. Устройство громкой связи при входящем звонке также активируется только нажатием соответствующей кнопки на телефоне. Комплект для дооснащения состоит из крепления мобильного телефона (1) со штекерным разъемом и разъемом для антенны, одного динамика (2), прибора управления громкой связью (В), крепежа (здесь гибкий штатив) для крепления мобильного телефона (4 и 5), крепежей для прибора управления громкой связи (здесь 6 и 7), и микрофона громкой связи (9), который в данном примере фиксируется двусторонним скотчем (10). Набор кабелей (8) в зависимости от производителя и телефона может быть разным. Монтажные комплекты под модель автомобиля конкретного автопроизводителя для телефонов, рекомендуемых этим производителем, обычно подготовлены в полном объеме и должны быть только правильно собраны. Чем универсальней комплект кабелей, тем чаще требуется специальная подгонка штекеров и т.п. В них, чаще всего, и находится источник неисправностей.

Отдельные компоненты для дооснащения

Рисунок. Отдельные компоненты для дооснащения

При поиске неисправностей в таких системах рекомендуется просто взять в руки электрическую схему и проверить кабели на предмет их прокладки и соединения.

Принципиальная электрическая схема для дооснащения телефона с громкой связью

Рисунок. Принципиальная электрическая схема для дооснащения телефона с громкой связью

  1. Прибор управления громкой связью
  2. Микрофон громкой связи
  3. Динамик
  4. Крепление мобильного телефона

Стационарная установка начала 2000 г. и интеграция в информационные системы для водителя

Обзор системы Стационарный телефон, встроенный в информационные системы для водителя

Рисунок. Обзор системы Стационарный телефон, встроенный в информационные системы для водителя

На показанном на рисунке обзоре системы представлен стационарный телефон, который полностью встроен в информационные системы для водителя и является их составной частью. Управление телефоном может выполняться посредством телефонной трубки, многофункционального рулевого колеса и через панель индикации и управления. Наряду с известными функциями телефона эта телефонная установка и ее связь с другими системами автомобиля позволяет использовать также функции телематики.

Телефонная трубка соединена еще обычным проводом с блоком управления телефона/телематики. Телефонная антенна также подключена к блоку управления проводом антенны. Блок управления телефона/телематики соединен шинной системой данных CAN с другими блоками управления информационно-развлекательной системы и, таким образом, с блоком управления центральной панели индикации и управления.

Межсетевой интерфейс этой шинной системы встроен в панель приборов. Блок управления цифрового звукового пакета Digitales Sound Paket и модуль на крыше спереди с микрофоном громкой связи также являются абонентами шинной системы CAN для информационно-развлекательной системы.

ПО ТЕМЕ:  Обслуживание кондиционера

Данная телефонная установка полностью оснащена функцией самодиагностики. Появляющиеся неисправности сохраняются и могут быть считаны посредством диагностического компьютера.

Телефон с технологией Bluetooth и интеграцией в информационные системы для водителя

На показанной на рисунке электрической схеме представлена современная телефонная система, которая имеет одинаковую конструкцию как в варианте стационарной установки с беспроводной трубкой, так и в варианте мобильного телефона. Передача на трубку, как и на мобильный телефон, происходит посредством технологии Bluetooth. Телефонная система является интегрированным компонентом информационных систем для водителя и оснащена функциями телематики.

Электрическая схема системы с телефон с Bluetooth

Рисунок. Электрическая схема системы с телефон с Bluetooth

Управление может осуществляться посредством телефонной трубки/мобильного телефона, многофункционального рулевого управления или центрального контроллера.

Многофункциональное рулевое колесо соединено через центр переключения на рулевой колонке (1,5ZL) и оптическую шинную систему Byteflight с модулем безопасности и межсетевого интерфейса (2, SGM), который, в свою очередь, соединен с блоком управления телефона (5, TCU). Посредством такого соединения при аварии и срабатывании системы удержания пассажиров инициируется автоматический экстренный вызов. Экстренный вызов может быть сделан также вручную посредством кнопки экстренного вызова (7).

При обычном управлении телефоном путь проходит от многофункционального рулевого колеса через центр переключений на рулевой колонки, через модуль безопасности и межсетевого интерфейса и через шину CAN к контроллеру мультимедиа системы (8, M-ASK) и от него через шину MOST к блоку управления телефона.

При управлении телефоном через центральный контроллер (3, CON) команды управления проходят также через шину CAN до M-ASK и от него через шину MOST на блок управления телефона. Команды управления обрабатываются также центральным прибором индикации (6, CID), который позволяет выполнять индикацию всех функций и меню.

Если телефонная система управляется через телефонную трубку или мобильный телефон, то сигналы посредством соединения Bluetooth поступают от антенны Bluetooth (11) на блок управления телефона. То же самое происходит, когда звонок выполняется непосредственно с телефонной трубки/мобильного телефона. Вся информация и разговоры по Bluetooth передаются на блок управления телефона.

Если телефонный разговор происходит по громкой связи, то голосовые сигналы через микрофон громкой связи (4) передаются непосредственно на блок управления телефона, а воспроизведение голоса происходит через шину MOST и HiFi-усилитель (12) посредством двух передних динамиков (14). Аварийный динамик (10) служит для голосовой связи в случае аварии, когда другие системы автомобиля выходят из строя. Это касается также аварийной GSM-антенны (15), если обычная установленная на крыше GSM-антенна (13) вышла из строя в случае аварии.

Собственный SIM-картридер (9) есть только в стационарном телефоне.

База телефона (16) подгоняется посредством различных имеющихся в наличии адаптеров под конкретный телефон и наряду с фиксированием телефонной трубки/мобильного телефона также имеет зарядное устройство для аккумулятора. Функции телематики, которые предлагаются с такой телефонной системой, будут описаны подробнее в следующем разделе.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (оцени первым)

Контрольные приборы Москвич-408

Рис. Комбинация приборов автомобиля Москвич-408: а — амперметр; б — приемник указателя уровня топлива; в — спидометры; г — приемник указателя давления масла; в — приемник указателя температуры воды; 1 — контрольная лампа указателей поворота; 2 — шкала спидометра; 3 — контрольная лампа дальнего св...

Кому это надо? Список «ненужных» автомобильных технологий

Автомобильные компании вкладывают миллиарды долларов в развитие технологий, которыми практически никто из водителей не пользуется. Согласно опросам, как минимум 20 процентов автовладельцев не задействуют и половины возможностей своего «железного коня». На первом месте списка самых невостребованны...

Зачем нужен бортовой компьютер?

Производители современных автомобилей оснащают их различными полезными девайсами и механизмами, благодаря которым водители могут избежать массы проблем и в целом упростить себе жизнь. Электроника показывает маршруты дороги, оповещает водителя о пробках или ремонтных работах, сигнализирует о неисправ...

Комфортабельность

Под комфортабельностью понимается приспособленность автомобиля и трактора к удобной (без быстрой утомляемости) для водителя и пассажиров езде. Комфортабельность обычно оценимется следующими параметрами: мягкостью подвески и плавностью хода наличием и совершенством средств предохранения от д...

Система кондиционирования воздуха в автомобиле

Система обогрева воздуха в салоне автомобиля не способна обеспечивать необходимый температурный режим. При температуре окружающего воздуха превышающей 20°С необходимо его охлаждения для создания комфортных условий водителю и пассажиров. Для решения этой задачи применяются системы кондиционирования. ...
✪Устройство автомобиля Авто⚡сайт №❶