Matkapuhelin

Matkapuhelin on puhetta ja tekstiviestejä lähettävä ja vastaanottava laite, joka sisältää yleensä myös internetyhteyden, GPS-paikantimen, kameran ja monia muita toimintoja. Alun perin matkatöihin kehitetty matkapuhelin on korvannut Suomessa  yksityishenkilöiden osalta lähes kokonaan puhelinverkkoon kiinteästi kytkettävän lankapuhelimen, jota käytetään nykyisin lähinnä työpaikoilla.
Matkapuhelimen toiminta perustuu korkeataajuuksisten radioaaltojen eli mikroaaltojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Matkapuhelin lähettää mikroaaltosäteilyä kaikkiin ilmansuuntiin puhelujen ja internetiä käyttävien sovellusten käytön aikana sekä käyttäjälle näkymättömien toimintojen kuten GPS-sijaintitoiminto tai Wifi ja blue tooth -valmiustilojen ollessa päällä. Pieni osa säteilystä saavuttaa lähimmän 2-, 3-, tai 4G-tukiaseman, joka muuntaa säteilyyn koodatun mobiilidatan valokuidusta rakennettuun runkoverkkoon syötettäviksi valopulsseiksi.
Matkapuhelin tarvitsee, toisin kuin lankapuhelin, varastoitua sähköenergiaa toimiakseen: tätä varten matkapuhelimessa on ladattava akku. 
Älypuhelimissa on monenlaisia lisätoimintoja kuten  internetin käyttö, valokuvien ottaminen ja lähettäminen, pelien pelaaminen ja musiikin tai radion kuuntelu. Niissä on myös paljon yritysten ja yksittäisten käyttäjien tekemiä muita sovelluksia, kuten puhelimen maantieteellisen sijainnin määrittämiseen perustuvat navigointiohjelmat. 
Matkapuhelinta kutsutaan yleisesti kännykäksi, joka on Nokian vuonna 1989 rekisteröimä tuotemerkki.

Matkapuhelinten määrä

Maailmassa oli noin 4,6 miljardia matkapuhelinliittymää vuoden 2009 lopussa Kansainvälisen televiestintäliiton ITU arvion mukaan, ja matkapuhelimen käyttäjiä arvioitiin olevan yli neljä miljardia. 
Matkapuhelimen käyttö yleistyi Suomessa etenkin 1990-luvun jälkipuoliskolla. Suomessa ei tilastoitu aiemmin yksittäisten kuluttajien puhelimenomistusta, mutta yli puolessa kotitalouksia oli vähintään yksi matkapuhelin vuonna 1997 ja tällaisten talouksien osuus oli jo 85 prosenttia vuonna 2000. Vuonna 2005 jo lähes puolet kotitalouksista oli sellaisia, jossa kaikki puhelut hoidettiin kännykällä, ja kahden vuoden kuluttua enää alle viidessä prosentissa talouksia oli lankapuhelin. Yleensä myös kouluikäiset lapset omistavat matkapuhelimen. MTV:n digitaaliseen kuluttajapaneeliin osallistuvien vanhempien ensimmäistä luokkaa käyvistä lapsista jo noin 74 prosentilla oli matkapuhelin vuonna 2017.
Matkapuhelinliittymien määrä yli kymmenkertaistui vuosina 1995-2017.

Matkapuhelimen kehitys

Radiopuhelimia on käytetty pitkään 1900-luvulta lähtien ensin erilaisina kokeiluina ja myöhemmin etenkin toisessa maailmansodassa. Historian ensimmäiset matkapuhelimet täyttivät auton tavarasäilön eivätkä olleet helposti kannettavissa. Siviilikäyttöön matkapuhelimet saatiin laajemmin 1950-luvulta lähtien, kädessäpidettäviä matkapuhelimia oli saatavilla vuodesta 1973 alkaen.
Vuonna 1960 avattiin Ruotsissa maailman ensimmäinen osittain automatisoitu autoradiopuhelinjärjestelmä MTA. Autoradiopuhelimet perustuivat vielä putkiradiotekniikkaan ja releisiin. Puhelimen autoon asennettava laitteisto painoi tuolloin yhteensä 40 kiloa. Vuonna 1962 esiteltiin modernisoitu versio MTB, joka perustui transistoritekniikkaan. Vuonna 1971 julkaistua MTD-versiota myytiin huomattavasti enemmän kuin aikaisempaa. Suomessa avattiin vuonna 1971 käsivälitteinen valtakunnallinen Autoradiopuhelin (ARP) -verkko, jolla oli noin 11 000 käyttäjää vuonna 1976 ja 35 000 viimeisenä toimintavuonna 1986.
Motorolan tutkijaa ja johtajaa Martin Cooperia pidetään ensimmäisen käytännöllisen kädessäpidettävän matkapuhelimen eli käsipuhelimen kehittäjänä. Motorola ja Bell Labs olivat käyneet kovaa keskinäistä kilpajuoksua matkapuhelimen kehittämisessä. Lopulta 3. huhtikuuta 1973 Cooper soitti kilpailijalleen, Bell Labsin Joel S. Engelille raskaalla, mutta kädessä pidettävällä matkapuhelimellaan, jota myöhemmin valmistettiin nimellä Motorola DynaTAC. DynaTAC ei vielä tuolloin ollut kaupallinen tuote, vaan se ilmestyi markkinoille vasta vuonna 1984. 
Suomen ensimmäinen kannettava matkapuhelin oli Saloran SRP-24. Se julkaistiin vuonna 1974. Laite toimi ARP-verkossa, sen paino oli viisi kiloa ja akku kesti noin työpäivän. Laitteen ansiosta Salorasta tuli Suomessa matkapuhelinten markkinajohtaja.
Maailman ensimmäinen automaattinen matkapuhelinverkko avattiin Japanissa vuonna 1979. NTT oli rakentanut ensimmäisen sukupolven (1G) matkapuhelinverkon Tokion kaupunkialueelle. Viidessä vuodessa verkko laajeni kattamaan koko Japanin väestön. Vuonna 1981 avattiin samantyyppinen pohjoismainen NMT-verkko Norjassa, Ruotsissa, Suomessa ja Tanskassa. Saudi-Arabia oli tosin ehtinyt avata oman NMT-450 verkkonsa kaupalliseen käyttöön jo kuukautta ennen Pohjoismaita.
NMT oli maailman ensimmäinen matkapuhelinverkko, joka mahdollisti puhelimen käyttämisen ulkomailla eli verkkovierailun (roaming). 
Matkapuhelimet olivat vielä 1980-luvulla niin kalliita, että niitä käyttivät lähinnä varakkaat yrittäjät. Esimerkiksi vuoden 1987 Mobira Cityman maksoi kokonaiset 24 000 markkaa, mikä vastaa vuoden 2018 rahassa rahanarvokertoimella korjattuna yli 7 400 euroa.
Motorola oli matkapuhelintekniikan uranuurtaja, joka vaikutti suuresti matkapuhelimien kehittymiseen malleillaan Motorola MicroTAC, jossa oli kansi näppäimistön suojana, ja erityisesti vuoden 1996 mallillaan Motorola StarTAC, joka oli ensimmäinen suuren yleisön suosion saanut matkapuhelin.
Yhdysvaltain ensimmäinen 1G-verkko oli nimeltään Advanced Mobile Phone System (AMPS) ja se avattiin Chicagossa vuonna 1983. Useat muutkin maat avasivat omia matkapuhelinverkkojaan 1980-luvulla.
Ensimmäisen yhä käytössä olevan toisen sukupolven (2G) verkon avasi kaupalliseen käyttöön vuonna 1991 suomalainen Radiolinja, joka on sittemmin sulautunut osaksi Elisaa. Tuolloin käyttöön otettiin digitaaliset GSM-matkapuhelinverkot. Suomessa se merkitsi myös kilpailun alkamista matkapuhelinmarkkinoilla, sillä aiemmin niitä oli hallinnut yksinään Tele NMT450- ja NMT-900 -verkoillaan.
Vuonna 2001 japanilainen NTT avasi ensimmäisen kaupallisen WCDMA-standardiin perustuvan kolmannen sukupolven (3G) matkapuhelinverkon.
Nykyään 3G -verkkojen perusominaisuuksia ovat nopeat datayhteydet jotka on toteutettu HSPA-perheen HSDPA ja HSUPA-tekniikoilla. Näitä kutsutaan vaihtelevasti nimillä 3.5G, 3G+ ja turbo 3G. Datansiirtonopeuksia on ennestään nopeuttanut LTE-tekniikka, jota on kutsuttu myös nimillä 3.9G.

Matkapuhelintyyppejä

Matkapuhelimen perustyyppi on nykyään GSM-puhelin, jolla voi soittaa ja lähettää sekä vastaanottaa tekstiviestejä. Uudemmissa malleissa puhelin voi valita useammasta eri taajuusalueesta, jolloin kyseessä on kaksi-, kolmi- tai jopa nelitaajuuspuhelin. Yksinkertaista matkapuhelimen Internet-selailua varten kehitettiin WAP-puhelimet, kuten Nokia 7110 vuodelta 1999, joka perustui paljolti Nokia 6150:n tekniikkaan.
Seuraavana kehitysvaiheena olivat GPRS-matkapuhelimet, joiden pakettikytkentäinen tietoliikenneratkaisu mahdollisti puhelukanavan varaavaa piirikytkentäistä datasiirtoa joustavamman ratkaisun tiedonsiirrolle esimerkiksi WAP:ia varten. Manner-Suomeen kolmelle televerkko-operaattorille valmistuivat GPRS-verkot keskikesäksi 2001 ja ne olivat maanlaajuiset niin kuin GSM-verkot muutoinkin.
Seuraavat kehitysvaihe GPRS:ää nopeamman EGPRS:n eli EDGE:n myötä olivat kamerapuhelimet, joista alkoi kehittyä multimediapuhelimia. Kun tietoliikenne ja puhe alkoivat siirtyä 3G-verkossa musiikin ja musiikkivideoiden lataaminen tuli mielekkääksi. Multimediapuhelimien vei melko pitkälle Sony Ericsson, jossa ruotsalaisen puhelinyritys Ericssonin kumppanina oli japanilainen viihde-elektroniikkayritys Sony. Samaan aikaan, kun mediapuhelimet yleistyivät, alettiin edullisempiin malleihin lisätä viihdytykseksi FM- eli ULA-radio, vaikkei puhelimissa ollut 3G:ä eikä kameraa. 2010-vuosikymmenen alusta älypuhelimet ottivat markkinoilla entistä suuremman roolin ja lopulta valtasivat ne niin kutsutuilta peruspuhelimilta. Älypuhelimia myytiin peruspuhelimia enemmän ensimmäistä kertaa vuonna 2013.

Tuoteryhmiä

Matkapuhelinten määrän moninkertaistuttua alkoivat laitteet erota toisistaan niihin liittyvien ominaisuuksien perusteella. Tavallisia, pääasiassa vain puheluiden soittamiseen tarkoitettuja puhelimia on kutsuttu peruspuhelimiksi, kuten esimerkiksi Nokian 1000-sarja. Halvan hinnan avulla niitä pyrittiin markkinoimaan kehitysmaihin. Samankaltaisia, tosin ominaisuuksiltaan monipuolisempia, olivat Nokian 2000- ja 3000-sarjat.
Kamerapuhelimiksi sanotaan matkapuhelimia, joissa on digitaalikamera. Digitaalikamera sisältyy hyvin moniin tavallisiin puhelimiin, mutta kameran tarkkuus on parantunut VGA:sta useiden miljoonien pikselien kameroihin. Samalla myös videoleikkeet ovat kehittyneet näiden myötä.
Multimediapuhelimiksi sanottiin matkapuhelimia, joissa oli yleensä digitaalikamera sekä riittävästi sisäänrakennettua tai SD-muistia musiikki- tai videotiedostojen tallentamiseen. Sonyn kautta viihde-elektoniikan kokemusta hankkinut Sony Ericsson sekä Nokia toivat 2000-vuosikymmenen puolivälissä markkinoille runsaasti tämän tyyppisiä laitteita. Näitä olivat mm. Nokia N93, SonyEricsson K750 ja SonyEricsson K800. 2010-luvun puolivälissä käytännössä halvimmatkin älypuhelimet oli varustettu monipuolisilla multimediatoiminnoilla, joten nimitys on jäänyt vähitellen pois käytöstä.
Älypuhelimiksi kutsutaan sellaisia matkapuhelimia, joille on ominaista saatavilla oleva laaja valikoima monipuolisia sovelluksia, mediantoisto sekä nopeat Internet-yhteydet matkapuhelin- tai WLAN-verkkojen avulla.

Muotoilun mukaan

Aikaisemmin matkapuhelimissa ei ollut monia tyyppejä samalla perustekniikalla. Varhaiset matkapuhelimet olivat ajoneuvoon kiinteästi asennettavia kokonaisuuksia jotka käsittivät yleensä radio-osan ja kojelautaan asennetun luurin. NMT-puhelimien myötä puhelimen saattoi ottaa autosta mukaansa, salkkumallinen puhelin sisälsi radion, akun ja luurin. Vasta kädessäpidettävien matkapuhelimien yleistyttyä muotoilu loi toisistaan eroavia tyyppejä. Matkapuhelimia oli suorakaiteen muotoisia ja läppätyyppisiä, missä näppäimistöjä suojasi aukikäännettävä kansi. Ulosvedettävä antenni oli pakollinen ominaisuus USAssa, sillä käyttäjät vaativat sen. Monissa TV-sarjoissa ja elokuvissa kuvattiin tarkasti miten sankari veti antennin ulos ja vastasi puheluun.
Nokia oli jo 1990-luvulla maailmanlaajuisesti merkittävä valmistaja ja sen tuotteet hallitsivat aikakautensa muotoilutrendejä matkapuhelimissa. Nokia ryhtyi pienentämään suorakaiteen muotoisia puhelimiaan, ensimmäinen ”käsikapula” oli Nokia 1011 joka oli varsin kookas. Se oli ensimmäinen massatuotettu GSM-puhelin. Sitä seurasivat 2010 ja Nokia 2110, joista varsinkin jälkimmäinen ”ventti-kymppi” oli menestys, ja muotoilijansa Frank Nuovon yksi parhaista töistä. Puhelimien taidokkaat vaihtokuoret, muun muassa puujäljitelmä, olivat suuri menestys. Nokia 2110:a myytiin myös Mobira 5000 -ja Philips/Technophone -nimillä hieman erilaiseksi muotoiltuna, muun muassa näyttö oli erilainen.
Näitä seurasivat 1630 ja 8110 eli ”banaani” ja tuloksena oli yhdellä kädellä läppää kääntämättä käytettävä suklaapatukkapuhelin. 1630 oli maailman ensimmäinen puhelin johon oli tarjolla aurinkokennolla varustettu akku, ja 8110:n akut olivat edistyksellisiä litium-akkuja.
Pian näiden jälkeen Nokia toi markkinoille 5110-puhelimen jossa kuoret olivat helposti vaihdettavissa ilman työkaluja, sekä 6110-mallin, joka oli edellisen luksusmalli, sekä pian sen jälkeen kaksitaajuuspuhelin 6150, joka toimi sekä GSM 900 että 1800 verkoissa. 6110:n erikoisuus oli kuoren valon suunnan mukaan muuttuva väri.
Näitä seurasi 7110 jossa ”peukalopyörä” ja 6200-sarja sisäisillä antenneilla ja sittemmin Bluetooth-ominaisuuksilla.
Varsinaisia erikoisuuksia olivat pienet 8210 ja kromattu 8850 joka ei ollut varsinainen myyntimenestys heikohkon toiminnallisuuden takia, sekä titaanikuorinen 8920.
Samoihin aikoihin Nokia toi markkinoille Communicator-tuoteperheen, joka alun suuresta ja kömpelöstä mallista on kehittynyt yhdeksi markkinoiden myydyimmäksi malliksi, ja jonka muotoilu on koko ajan seurannut samaa linjaa.
Sittemmin Nokialla on ollut useita markkinoita haastavia malleja, vedenpitäviä mutta 7280 ja 7380 erottuvat massasta koska niissä ei ole perinteistä näppäimistöä vaan valintakiekko.
Erityisesti Samsung toi vuosituhannen alkuvuosina Aasian markkinoille uusia läppäpuhelimia, jotka olivat kooltaan pieniä ja paksuja. Niitä alettiin kutsua simpukkapuhelimiksi. Nokia myöhästyi tästä muodista ja menetti sen vuoksi markkinaosuuttaan kahdesta kolmeen prosenttiyksikköä. Simpukkapuhelimeen on usein helpompi vastata vaikkapa sormikkaat kädessä, sillä ne on yleensä suunniteltu niin, että kun läppä avataan, aukeaa myös linja.
2010-vuosikymmenen alussa myytiin Euroopassa älypuhelimia jo enemmän kuin peruspuhelimia. Älypuhelimien muotoilu ja ulkonäkö muistuttavat eri valmistajilla huomattavasti toisiaan. Tyypillinen nykyaikainen älypuhelin on alle yhden senttimetrin paksuinen suorakaiteen muotoinen laatta ja sen näyttöruutu peittää laitteen etupuolen lähes kokonaan.

Käyttöjärjestelmän mukaan

Nykyisin matkapuhelimissa ja erityisesti älypuhelimissa niihin asennetun käyttöjärjestelmän merkitys on huomattava. Aikaisemmin kuluttaja ei yleensä tiennyt mikä käyttöjärjestelmä puhelimessa oli eikä sillä ollut vaikutusta valintoihin laitetta ostettaessa. Nykyisin aivan halvimpia peruspuhelimia lukuun ottamatta kuluttaja laitteen ostaessaan valitsee käyttöjärjestelmien ja niiden ympärille rakennettujen ekosysteemien välillä. Ekosysteemi käsittää käyttöjärjestelmän ohella muun muassa sen tukemat sovellukset ja sovelluskaupat, joissa sovelluksia on mahdollisuus selata ja hankkia. Nykyisin yleisimpiä älypuhelimien käyttöjärjestelmiä ovat Android, iOS ja Windows Phone. Sovellukset eivät ole keskenään yhteensopivia käyttöjärjestelmien välillä. Sovelluksista yleensä onkin oma versio kullekin käyttöjärjestelmälle erikseen.

Matkapuhelinstandardeja

Nykyään käytetyin matkapuhelinteknologia on GSM. Se tunnetaan niin sanottuna toisen sukupolven (2G) teknologiana. Sitä ennen Suomessa oli käytössä ensimmäisen sukupolven analoginen NMT-tekniikka. Matkapuhelimilla toimivassa tiedonsiirrossa nykyään yleisin tekniikka on GPRS, joka mahdollistaa huomattavasti aiempaa nopeamman ja halvemman tiedonsiirron matkapuhelimiin. GPRS on niin sanottua 2,5. sukupolvea, eli 2,5G. Seuraavasta sukupolvesta, eli 3G, on olemassa useampia kilpailevia standardeja, joista yleisimmät ovat Euroopassa suosittu UMTS ja Pohjois-Amerikassa, Japanissa ja Korean tasavallassa suosittu CDMA2000. Neljännen sukupolven standardeja (4G) tulee olemaan mm. LTE ja erityisesti sen kehittyneempi versio LTE-Advanced.

Taajuusalueet

Analogisten matkapuhelinverkkojen käytössä on ollut vuosikymmenten mittaan useita eri taajuusalueita. Pohjoismaisen NMT-verkon käytössä oli aluksi 450 MHz:n taajuus, jonka rinnalle saatiin myöhemmin 900 MHz taajuus. Vanhan verkon kapasiteetti ei kyennyt enää vastaamaan kasvaneeseen kysyntään ja uusia käyttäjiä ohjattiin 900 MHz:n verkkoon. NMT-puhelimet eivät kyenneet vaihtamaan näiden taajuuksien välillä. Digitaalisten matkapuhelinverkkojen taajuudet vaihtelevat alueittain. GSM-verkkojen käytössä oli aluksi 900 MHz:n taajuus ja myöhemmin myös 1 800 MHz. Muualla on käytössä 850 MHz:n ja 1 900 MHz:n taajuudet. Puhelimia jaotellaan myös sen perusteella kuinka monella taajuudella ne kykenevät toimimaan. Kaksitaajuuspuhelimet käyttävät kahta taajuusaluetta kun taas kolmitaajuuspuhelimet toimivat kolmella taajuusalueella. Tämä laajentaa puhelimen käyttömahdollisuuksia liikuttaessa paikasta toiseen, kun eri verkkojen väliset sopimukset kattavat kaikki kaksi tai kolme verkkoa.

Muita sovelluksia

Matkapuhelin voi toimia myös maksulaitteena. Tätä käyttöä kutsutaan mobiilimaksamiseksi. Vuodesta 2010 lähtien useat uudet matkapuhelinmallit on varustettu NFC-sirulla, jolloin matkapuhelimella voidaan maksaa esimerkiksi julkisen liikenteen matkalippu. Aiemmin tämä on tapahtunut tilaamalla se tekstiviestinä puhelimeen, NFC-sirulla se tapahtuu viemällä puhelin lähelle maksulaitetta. NFC-ominaisuutta voi hyödyntää myös matkakortin tietojen tarkistamiseen asentamalla älypuhelimeensa siihen tarkoitettu sovellus.

Matkapuhelinten valmistus

Matkapuhelimien valmistuksessa käytetään robotteja ja automaattisia tuotantolinjoja. Suomalaiset JOT Automation ja Elektrobit olivat maailman johtavia matkapuhelinten valmistuksessa käytettävien koneiden tuottajia. Suomi oli vielä 2000-luvun alkuun saakka yksi merkittävistä matkapuhelimien valmistusmaista. Nykyään matkapuhelimien valmistus on siirtynyt pääasiassa Itä-Aasian maihin.