핸드폰(휴대전화) 작동원리

 

핸드폰(휴대전화) 작동원리

 

핸드폰, 휴대전화는 사실 양방향 라디오다. 전화는 알렉산더 그레이엄 벨이 1876년 발명했고, 라디오는 니콜라 테슬라와 굴리엘모 마르코니가 1880년대와 1890년대 발명에 기여했다. 이 두 가지 기술은 결국 합쳐질 운명이었나 보다.
아무튼 오늘은 휴대전화의 작동원리에 대해 알아보겠다.

 

 

 

어떻게 휴대폰으로 전화가 가능한거지?

 

휴대전화는 영어로 셀 폰(Cell phone)이라고 하는데, 이때 셀은 주파수 범위를 뜻하며 꿀벌이 꿀을 저장하는 벌집처럼 육각형 모양으로 되어 있다. 면적은 10 제곱마일(약 25.9제곱킬로미터)이다. 각각의 셀에는 타워와 작은 기지국이 있다. 기지국과 휴대전화는 낮은 전력으로 운용되기 때문에 인접한 셀이 아니라면 같은 주파수를 재사용할 수 있다. 도시처럼 인구가 밀집한 지역에서는 무선 주파수를 800개 이상 사 용할 수 있다.

 

 

아날로그 시스템으로 된 하나의 셀 안에는 약 160명이, 디지털에서는 약 800명이 동시에 통화할 수 있다. 많지 않다고 느 낄 수도 있지만, 통화가 몇 초만에 끝날 때가 많고, 다른 셀이나 타워로 신호를 보내 통화하는 경우를 고려하면 충분한 편이다.

 

 

미국의 일부 지역은 여전히 아날로그 방식에 많이 의존한다. 내가 사는 위스콘신주 토마는 아날로그 대신 훨씬 강력하고 효율적인 디지털 방식을 사용한다. 내 전화기는 디지털 지역에서 배터리를 사흘 정
도 쓸 수 있다. 최근 토요일마다 밀워키 지역에서 수업하는데, 일부 아날로그 방식을 사용하고 있어 그곳에서는 배터리가 하루도 버티지 못한다.(2013년 기준)

 

 

휴대전화를 켜면 그 휴대전화의 시스템 식별 번호가 제어 채널에 연결된다. 전화가 외딴곳에 있어 제어 채널을 수신하지 못하면 화면에 '서비스 제외 지역' 표시가 뜬다.  시스템 식별 번호를 받으면 전화는 '등록 요청' 신호를 보내, 이동전화교환국(MTSO)이 당신이 어느 셀에 있는지 인식한다. 전화를 받으면 시스템은 당신의 셀을 찾기 위해 데이터베이스를 뒤지고 당신이 듣고 말하는 데 사용할 한 쌍의 라디오 주파수를 설정한다.

 

 

이렇게 양방향 라디오로 대화하는 도중 셀의 가장자리로 이동하면 기지국은 당신의 신호가 약해지는 걸 인지하고, 다음 기지국은 당신의 신호가 증가하는 걸 인지한다. 마침내 두 기지국이 제어 채널을 결정하고 주파수를 바꾸면 당신은 다음 셀로 들어선 것이다. 이 과정은 놀라울 정도로 매끄러워 우리가 절대 인지할 수 없다.

 

휴대전화는 전기 회로망이 너무 복잡해, 50년 전에는 방 하나를 가득 채울 정도였다. 현재는 기술이 발달해 손바닥만 한 크기에 더 정교하고 다양한 기능을 갖추게 됐다. 게임은 물론이고 녹음기, 카메라 기능을 갖추고 다양한 어플도 사용할 수 있는 스마트폰 시대다. 미국에서는 인구의 약 90퍼센트가 휴대전화를 사용한다. 구조요청을 하는 멀리 떨어진 친구와 이야기할 때 사용하든 휴대전화는 정말 놀라운 전자기기다.