浅析手机通信原理

一、手机

（一）背景综述

传统的电话，是靠导线传送信号的有线电话，发话人与通话人均处在固定的地点。这种固定地点的通信方式很不适应现代生活，如果在网络的车上、航行的飞机上、轮船里，如果也有电话该有多好啊！1921年卖国发现了供警察汽车通信用的移动电话，这种电话于20世纪60年代以后在世界各地得到了较快的发展。20世界80年代以后，我国也有了这种轻巧、方便、可靠的通信工具——移动电话，俗称手机。

手机的通信过程是：使用手机把语言信号变换成电信号传输到移动通信网络中的基地台，再由基地台把代表语言的电信号变成电磁频谱，通过在距地面高度为3600km 的通信卫星辐射漫游传送到受话人的电信网络中，受话人的通信设备接收到无线电波，转换成语言信号。如图所示，我们可以手持手机，不管走到哪里，都可与城市电话网的所有用户及本系统移动电话用户进行通话。它们间的通话是经过系统的基地台发射电磁波与接收电磁波来实现的。从上述手机通信过程可以看出：手机通信是一个开放的电子通信系统，只要有相应的接收设备，就能够截获任何时间、任何地点、任何人的通话信息。

目前，世界一些军事强国已经形成了多层次、全方位、大纵深、高立体、覆盖全球的电子监听网络系统。他们正是利用这些“网”广泛地收集全球各方的信息情报。小小手机事关国家和军队的信息安全。随着信息时代的到来，有关信息通信保密问题越来越多地在不同领域表现出来。对此，我们必须引起高度警觉和重视，必须增强全民国防信息安全观念，经济信息安全观念，以高度的责任感迎接信息时代的挑战。

随着现代科学技术的发展以及人们的生活水平的提高，移动电话（手机）的使用已经越来越普及。它的结构、原理等运用了物理、化学基础知识，其产生的电磁辐射对人们的生活、生产等造成的危害涉及到物理、化学和生物等学科基础知识。

图1

浅析手机通信原理及防监控措施

一、关于数字移动电话系统的组成

数字移动电话主要由四部份组成，即移动电话、基地站系统、移动业务交换中心、运行维护中心。

其中“认证中心（AUC）与设备识别器（EIR）都属于移动电话系统的数据库。认证中心的功能是为本地用户位置登记器提供一个与用户有关的安全方面的鉴别参数与加密密匙。设备识别器的功能是检查移动电话的设备识别码（IMEI）（笔者注：就是那个15位长的数字），以防止非法使用偷盗的、有故障的、未经许可的移动通信设备。设备识别器连接到移动业务交换中心，移动业务交换中心利用设备识别器来检查使用设备识别码的有效性。

二、数字移动电话的工作过程

1．开机入网

2．移动用户登记

3．移动用户的被呼叫

（1）呼叫寻找。主叫人拨发一个被叫电话号码，移动业务交换中心将被叫号码转换为移动电话识别码，在基地站通过控制信道发出呼叫信息。

（2）寻呼响应。开机收后的移动电话一旦从基地站的下行控制信道上收到自己的电话识别码，就通过随机接入信道向基地站发响应信号基地站收到该信息后传给移动通信交换中心，根据信息中心的位置登记信号，可确定移动电话处于哪一个无线小区。

（3）建立连接。移动业务交换中心通过允许接入信令为移动电话指配一个独立的专用控制信道，建立起能识别的移动用户身份通道和各种数据，最后控制系统就给这个移动电话分配一个业务信道。

（4）摘机通话。

4．移动用户的主叫

（1）发出呼叫信号。移动电话按键拨号时，将数码存入移动电话的存储器内（2）建立连接。移动交换中心首先对拨号移动电话的标识码进行验证，无权用户不予理睬。

（3）通话。

三、号码和识别码

“（1）移动用户号码的组成格式为：

国家代码＋移动业务接入号＋用户号码。我国为86，接入号如138、139、136、137、130、131等等。

（2）移动用户识别码。

为15位识字的代码，形式为：国家识别码（3位，我国460）＋移动局网号（2位）＋移动用户号码。

（3）移动电话设备识别码。

国际移动电话设备识别码用于唯一识别一个移动电话设备，为15位数字，形式为：

型号批准码（TAC）＋工厂装配码（FAC）＋序号码（SNR）＋备用码（SP）。

型号批准码TAC为六位数字码，由欧洲型号认证中心分配；工厂装配码FAC为2个数字码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地；序号码SNR为6位数字码，由厂家来分配。”

从以上的说明看来，对手机进行定位是较易办到的，开著的手机一分钟向基地站报一次信息地址，移动交换中心既能确定一部手机在那个小无线区，又能确定这部手机的设备识别号码。所以对于一部已暴露了号码的手机，即使换了电话卡，但手机的机器码——移动电话设备识别码没变，一开机就又能找到它。

明白了移动通信原理过程，对于我们意识不到的明漏就可以堵死了。笔者目前意识到有这么几种措施：有条件的可以换掉手机；没有条件的又必须用的，有一个办法就是短暂使用后立即退下电池来人为断电从而脱离服务区，不通话不开手机。不过这种办法会暴露你的大致位置也是肯定的。

翻盖手机原理大揭秘

现在市面上的手机造型主要分三种：欧式NOKIA风格的直板样式、日韩潮流的贝壳折叠机还有就是过去爱立信经典造型的下翻盖设计。对于每个经常使用折叠机的朋友来说往往对折叠或者翻盖机型的翻盖接听或者合盖挂机都非常好奇，那么它们的工作原理是什么呢？为什么在开盖的情况下又需要按键才能接听呢？这篇文章虽然比较专业，但是看完之后你会对翻盖手机接听电话的原理进一步了解的。下面就请大家耐着性子朝下看吧。

实际上，手机中用来控制线路通断的器件主要有三种类型：开关、干簧管和霍尔组件。不同的是开关一般是由人工手动控制，而干簧管和霍尔组件则通过磁信号来控制线路的通与断。

干簧管是一种无源电子零部件，被广泛地应用于各种通信设备中。是利用磁场信号来控制的一种线路开关器件，又叫“磁控管”。干簧管的外壳一般是一根密封的玻璃管，在玻璃管中装有两个铁质的弹性簧片电板，玻璃管中还灌有一种叫金属铑的惰性气体。在平时玻璃管中的两个簧片是分开的，当有磁性物质靠近玻璃管时在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开，在实际运用中，通常使用永久磁铁在控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”。

磁控管在手机中常常用被用于手机翻盖电路中，尤其是摩托罗拉手机使用得最多。通过翻盖的动作，使翻盖上的磁铁控制磁控管闭合或者断开，从而接听或者挂断电话。比如摩托罗拉一些手机在合盖后会有状态指示灯闪亮，这是由于翻盖上装有磁铁片，当话机的翻盖合上后，磁铁片将键盘／显示板上的干簧管吸合，使话机识别到翻盖已合上，状态指示灯开始闪亮。如果这个指示不亮多半就是这个干簧管出现了问题。目前磁控管基本上都是使用日本OKI公司的技术。

相对于干簧管来说霍尔传感器更高级一些。但其在手机中的作用和干簧管一样，工作原理也非常相似都是在磁场作用下直接产生通与断的作用。霍尔（HALL）传感器是一种电子组件，其外型封装和三极管非常相象。它是由HALL组件，放大器、施密特电路以及集电极开路输出三极管组成，当磁场作用于HALL 组件时产生一个微小的HALL电压，经放大器放大和施密特电路后使三极管导通输出低电平，而没有磁场作用的时候（即翻盖打开后）三极管截止输出为高电平。

和干簧管相比HALL传感器寿命更长，不容易损坏，而且对振动，加速度不太敏感，作用时开关时间也比较快，通常为0.1~~2ms比干簧管的1~~3ms快得多。下面我们一爱立信经典手机T39MC为例具体讲讲手机翻盖是怎样工作的。同时，这个原理同样适用于其它的折叠机翻盖机。

在T39MC的HALL传感器由一个开关型HALL组件和两个电源开关控制管组成。其导通与否完全受到手机CPU输出的HALL高电平信号控制，电源则来自于电池。当翻盖合上时装在翻盖中的磁铁的磁场作用于HALL传感器（一般翻盖/折叠手机都把磁铁安装在翻盖上），HALL电路中的三极管导通，从传感器的引脚输出低电平，如果是在通话后则作为“挂机”信号送给CPU挂机。（这也就是为什么合上翻盖后手机就挂断的道理）。

当用户打开翻盖时，HALL不受磁场感应，HALL电路中的三极管截止，输出为高电平，如果该信号是在来电时产生的，那么在送给CPU时，CPU便作为开机信号而接听电话。但如果仅仅是用户做其它操作比如输入短信，电话号码单纯打开翻盖，该电路信号由CPU作为背景灯控制信号使背景灯点亮。（T39MC 每次开盖的时候背景灯都要点亮，同时记录一次翻盖次数）。有人做过专门的测试，小心的用工具仅仅掀开一点点翻盖的时候背景灯是不会亮的，说明这时候还有磁场作用于HALL组件，当打开到一定角度的时候，失去磁场作用的HALL电路的三极管便截止输入高电平，CPU在收到该信号后便驱动背景灯电路点燃背景灯。

当用户取消“翻盖接听”的选项后，CPU送出的HALL信号为低电平，从而使那两个电源开关控制管截止，没有电源供给，即使在有无磁场信号时输出的电压都不会改变，因而也就失去了开关的作用。因此在这样的情况下，来电后你翻盖CPU根据设置并不接通电话，这时候你需要按下接听键才能接听