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Aug. 13 2019

《為什麼不?小朋友的1111個大哉問》為什麼我的 智慧型手機 有時候會連不上網路?

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  • 《為什麼不?小朋友的1111個大哉問》為什麼我的 智慧型手機 有時候會連不上網路?

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《為什麼不?小朋友的1111個大哉問》為什麼我的 智慧型手機 有時候會連不上網路?

《為什麼不?小朋友的1111個大哉問》為什麼我的 智慧型手機 有時候會連不上網路?

現在的智慧型手機功能太多,遠不只是讓你邊走邊聊天而已。手機上有各種社交媒體應用程式以及網路瀏覽服務,無論你身在何處,都能讓你與世界完美接合。嗯⋯⋯好吧,或許不是「無論身在何處」,如果你跑到太荒涼的地方,或是進入地下停車場,你的手機訊號可能會開始減弱, 五格, 三格,一格⋯⋯沒了!訊號跑哪去了?你手中的智慧型手機是部複雜的小機器,實際上就是一部小型電腦,但它也可說只是臺收音機,因此也像所有收音機一樣受限。

 

手機如何進行通訊?
手機通訊靠的是基地台,每座基地台能覆蓋一片小小地區,大量基地台構成一片巨型網絡,協同合作來提供不受干擾的電話與網路服務。以無線電訊號的標準來說,每座基地台的訊號都很微弱,大部分只勉強足以覆蓋2.6平方公里的面積而已,這跟你手機能夠接收與發送訊號的範圍差不多。既然這樣,為什麼我們不蓋一座訊號範圍足以覆蓋整座城市的大型基地台,而要蓋一堆小型基地台?無線電訊號只能以有限幾種頻率來傳播,手機公司只能使用其中大約800種,這些頻率又得分為傳送用(講話或向外傳送數據)與接收用(聽或是接收數據)兩種,也就是說在一座基地台的範圍內一次只能供大約400人進行通話。如果把整片網絡分割成小片小片,每座基地台的訊號強度都不足以「照射」到鄰近基地台的範圍內,這樣同一時間每座基地台就都能重複使用相同的頻率。

 

無線通訊的原理是什麼?
行動電話、手提無線電、無線電手機等無線通訊器材是藉由發射與接收「無線電波」來進行通訊,這是「電磁光譜」裡的一種放射線(或說能量波)。電磁光譜範圍涵蓋所有放射線,包括我們眼睛能看到的可見光、紅外線熱能、紫外線(某些動物看得到)、X光、微波、以及其他,這些放射線時時刻刻充塞於這顆星球上。大部分電磁能量來自太陽與外太空,但我們在地球上製造出來的也不少。無線電波是通訊利器,因為它們能承載著資訊以特定「波長」前進,穿透那些阻擋可見光的障礙物。當你拉上窗簾,你的臥室會變得昏暗,因為你把可見光擋在外面;但請放心,此時臥室裡仍然充滿了透過牆壁照射進來的無線電波。但無線電波也有受限之處,它們無法穿過一層層水泥與土壤進入地底空間,因此你的手機一進入地下停車場或甚至是電梯裡(某些金屬會擋住無線電波)就會失去訊號。如果開車到距離無線電波源太遠的地方,電波訊號強度就會減弱,就像你如果把手電筒拿得離自己愈遠,你看到的手電筒光就愈弱。更何況,手機通訊所使用的無線電訊號本來就已經很弱。為什麼呢?因為太強的無線電訊號會讓整個手機通訊網絡裡充滿嘈雜的靜電,所以才要刻意將手機用的無線電訊號設得微弱!

 

為什麼我不能在飛機上用手機?
要記得,你的手機其實是一座小型無線電發射台,它發出的無線電訊號有些微機率可能干擾到飛機自身的無線電與設備。飛行員可不想冒這種險,尤其在起飛或降落時更要避免一切危險因素。所以說,空服員會要你把手機調成「飛行模式」,限制它發射電波訊號的能力。

 

如果到處都是基地台,為什麼我看不見它們?

你看得見某些基地台,它們看起來像是一座塔,有三角形的結構聚集在塔頂附近,這些結構就是屬於不同電信業者的發射器與接收器。另外有些基地台可能就在你眼前,卻掩蔽得讓人發現不了,它們可能被偽裝成樹木的樣子,這樣比較不會妨礙市容。

 

手機通訊四步驟

第一步:當你開機的時候,手機會發送訊號給最近的基地台,將你手機獨一無二的ID號碼與網絡中的位置通知整個系統,這樣系統在有人打電話給你時才能與你接上訊號。如果你從一個基地台的範圍進入另一個基地台範圍,那系統也才能把這個任務移交給新的基地台(稱為「訊號交替」)。


第二步:當你輸入某人的電話號碼按下通話鍵,你手機中的發話器會發出以光速前進的無線電訊號,送往最近的基地台。基地台接收後將訊號路由到基座,然後(通常是經由地底電纜)送往電信業者通訊網絡的核心。


第三步:電信業者的電腦依據你通話對象的專屬ID號碼找出離他最近的基地台,藉此找到他的位置。接下來電腦就從那個基地台發出訊號,讓那個人的手機鈴聲響起,同時顯示你是來電者。你的朋友拿出手機,看見螢幕上你的名字,然後決定接聽(希望如此),他接起來的時候可能還會說「哈囉」。電信業者會共用基地台,也會互相合作來找到使用不同網絡的通話者,還會連上舊式電話線網絡,讓你能與沒有手機的人彼此通話。

第四步:你朋友的手機以無線電訊號把他說的「哈囉」傳往最近的基地台,基地台再把這個訊號路由通過通訊網絡,送到離你最近的基地台,然後那座基地台再把訊號傳往你手機的訊號接收器。你從你的基地台,你朋友從另一個基地台,你們可能身在一座城市、一個國
家、甚至這世界的不同地方,但現在雙方已經連上線並開始通話。這些過程表面上很簡單,你撥打電話,開始聊天,最後說再見掛電話;但現在你可知道了,智慧型手機螢幕之外發生的事情可是件大工程呢!

《為什麼不?小朋友的1111個大哉問》

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