Matkapuhelin
Matkapuhelin on puhetta ja tekstiviestejä lähettävä ja vastaanottava laite, joka sisältää yleensä myös internetyhteyden, GPS-paikantimen, kameran ja monia muita toimintoja.
Matkapuhelimen toiminta perustuu korkeataajuuksisten radioaaltojen eli mikroaaltojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Matkapuhelin lähettää mikroaaltosäteilyä kaikkiin ilmansuuntiin puhelujen aikana ja internettiä käytettäessä sekä internettiä käyttävien sovellusten käytön aikana ja käyttäjälle näkymättömien sijaintitoiminnon (GPS) ja mobiilidatan päälläolon aikana ja päivitysten hakemisen yhteydessä. Pieni osa säteilystä saavuttaa lähimmän 2-, 3-, tai 4G-tukiaseman, joka muuntaa säteilyyn koodatun mobiilidatan valokuidusta rakennettuun runkoverkkoon syötettäviksi valopulsseiksi.
Toisin kuin lankapuhelin, matkapuhelin tarvitsee varastoitua sähköenergiaa toimiakseen: tätä varten matkapuhelimessa on ladattava akku. Nykyaikaiset matkapuhelimet sopivat kokonsa puolesta taskuun, ja niiden paino on korkeintaan joitain satoja grammoja.
Kansainvälinen televiestintäliitto ITU on arvioinut maailmassa olleen noin 4,6 miljardia matkapuhelinliittymää vuoden 2009 lopussa. Markkinatutkijayhtiö Wireless Intelligence arvioi matkapuhelimen käyttäjiä olevan jo yli neljä miljardia vuonna 2009. Matkapuhelinliittymien määrä ylitti lankapuhelinliittymien määrän Suomessa vuonna 1999 ja matkapuhelinliittymien määrä yli kymmenkertaistui vuosina 1995-2017.
Matkapuhelimen perusominaisuuksiin kuuluu puheluiden soittamisen ja niihin vastaamisen lisäksi tekstiviestit. Lähes kaikilla uusilla puhelinmalleilla voi myös ottaa kuvia, pelata, soittaa musiikkia, kuunnella radiota, käyttää sähköpostia ja selata verkkosivuja. Yli 71 prosenttia suomalaisista käytti internetiä matkapuhelimella vuonna 2018.
Ns. älypuhelimilla on myös paljon muita sovelluksia käyttäjien ja yritysten tekeminä, kuten kartat ja navigaatio. Tavallisesti matkapuhelimen akussa riittää puheaikaa noin neljäksi tunniksi.
Kännykkä on Nokian rekisteröimä tuotemerkki. Nokia jätti hakemuksen huhtikuussa 1987, ja se hyväksyttiin toukokuussa 1989.
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 kilogrammaa. Vuonna 1962 esiteltiin modernisoitu versio MTB, joka perustui transistoritekniikkaan. Vuonna 1971 julkaistu MTD versio oli jo kaupallinen menestys. Suomessa avattiin käsivälitteinen Autoradiopuhelin (ARP) -verkko vuonna 1971. Myös se saavutti suuren suosion, mikä aiheutti tiheimmin asutulla seuduilla verkon ruuhkaantumista.
Motorolan tutkijaa ja johtajaa Martin Cooperia pidetään ensimmäisen käytännöllisen kädessäpidettävän matkapuhelimen kehittäjänä. Motorola ja Bell Labs olivat käyneet kovaa keskinäistä kilpajuoksua matkapuhelimen kehittämisessä. Lopulta 3. huhtikuuta 1973 Cooper soitti raskaalla, mutta kädessä pidettävällä matkapuhelimellaan, josta tuli sitten tuote nimellä Motorola DynaTAC, kilpailijalleen, Bell Labsin Joel S. Engelille. DynaTAC ei tuossa vaiheessa ollut kaupallinen tuote. 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.
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.
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 "roamingin". Yhdysvaltain ensimmäinen 1G verkko avattiin Chicagossa vuonna 1983. Useat muutkin maat avasivat omia matkapuhelinverkkojaan 1980-luvulla, muun muassa Iso-Britannia, Meksiko, Kanada.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
WAP on avoin maailmanlaajuinen standardi kokonaisvaltaisten langattomien ratkaisujen kehittämiseen, esimerkiksi tiedonsiirtoon matkapuhelimen ja Internetin tai tietokonesovellusten välillä. WAP-tekniikan avulla oli mahdollisuus kehittää monipuolisia vuorovaikutteisia ja reaaliaikaisia langattomia palveluja, kuten langattomia pankkipalveluja ja Internet-pohjaisia uutispalveluja, joita voidaan käyttää matkapuhelimilla ja muilla langattomilla laitteilla. 2010-vuosikymmenellä operaattorit ovat vähitellen lakkauttaneet wap-palvelut tarjoten vastaavia palveluita muilla alustoilla.
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.
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.
Suomen sosiaali- ja terveysministeriö on määrännyt asetuksella, että Suomessa myytävien matkapuhelinten SAR-arvo saa olla enintään kaksi wattia kilolle. Suomessa myydyt älypuhelimet saattavat kuitenkin ylittää viisinkertaisesti kyseisen enimmäisarvon.
Sveitsin kansanterveyslaitos julkaisi vuonna 2018 tutkimuksen, jonka mukaan matkapuhelimeen puhuminen heikentää teini-ikäisten visuaalista muistia. Vaikutus oli selvin niillä tutkimukseen osallistuneilla, jotka pitivät puhelinta oikealla korvalla. Tämän ajatellaan selittyvän sillä, että oikea aivopuolisko vastaa visuaalisesta hahmottamisesta. Tutkimusta pidetään luotettavana, koska käyttötiedot kerättiin suoraan operaattoreilta.
Maailman terveysjärjestön alainen Maailman syöpätutkimuksen kattojärjestö IARC (The International Agency for Research on Cancer) varoitti vuonna 2011, että matkapuhelimen käyttö voi aiheuttaa syöpää. Perusteluna oli langattomien puhelinten käyttöön yhdistetty kohonnut aivosyöpäriski. Syöpävaarallisuusluokittelussa matkapuhelinsäteily luokitellaan luokkaan , mahdollisesti syöpää aiheuttavat aineet. Luokkaan 2b kuuluvat aineet, joista on vain vähän näyttöä karsinogeenisyydestä eläimille ja ei riittävää näyttöä karsinogeenisyydestä ihmisille, tai vain vähän näyttöä karsinogeenisyydestä ihmisille ja ei riittävää näyttöä karsinogeenisyydestä eläimille.
Nykyisten tutkimusten seuranta-ajat eivät ole riittävän pitkiä osoittamaan mahdollista syöpäriskiä kokonaisuudessaan, koska syövän kehittyminen kestää vähintään kymmenen, joskus kaksi- tai kolmekinkymmentä vuotta.