معلومات أساسية عن أنظمة الاتصالات النقالة ونشأة #GSM

#معلومات أساسية عن أنظمة الاتصالات النقالة ونشأة #GSM
الأنظمة المحمولة البدائية :
1-Nordic Mobile System NMT
أحد الأنظمة التي كانت تستخدم في دول شمال أوروبا ظهر هذا النظام سنة 1981
واستخدم بشكل كبير في السويد وفنلندا والنرويج .
2.Advanced Mobile Phone Systems AMPS
أنظمة الهواتف النقالة المتقدمة ظهر سنة 1983
واستخدم في الولايات المتحدة الأمريكية .
Total Access Communication System TACS- 3

وهي ذات وثوقية أفضل ظهرت سنة 1985 أنظمة الاتصالات كاملة الوصول وهي نموذج مطور عن نظام AMPS
واستخدمت في المملكة المتحدة (بريطانيا ) .

كل الأنظمة السابق ذكرها كانت تعتمد الاتصالات التمثيلية ANALOG

مما أدى إلى ظهور الأعطال والعيوب منها :
1 –أنظمة الاتصالات التمثيلية متعارضة مع بعضها البعض حيث أن كل شبكة تعمل على حيز مختلف من الترددات
وتستخدم أنظمة تعديل مختلفة فمثلا ً مستخدم نظام الــ NMT لا يستطيع استخدام هاتفه إذا كان متواجد في المنطقة الجغرافية لنظام AMPS

2 ـــ عدد المكالمات التي يمكن أن تجريها الشبكة في وقت واحد أو منطقة واحدة (ما يسمى بـاستيعاب النظام)
فعندما يصل عدد المكالمات إلى أعلى حد ممكن أن تستوعبه الشبكة فإن ذلك يؤدي إلى أن تصبح الكثير من المكالمات غير ممكنة(access is denied)

لعيوب النظام التمثيلي الكثيرة كان لابد من نظام جديد يقدم الحلول للمستهلكين
فبدأ فريق من المختصين بتصميم نظام جديد يعتمد على تقنيات الاتصالات الرقمية وفيما بعد سمي هذا النظام بــ
Global System Mobile

تم استخدام التكنولوجيا الرقمية في أنظمة GSM عوضا ً عن التمثيلية وذلك لعدة أسباب منها :

1 ـــ الأنظمة الرقمية ذات سعة أعلى وتسمح باعتمادية أفضل في استخدام الحيز الترددي المتاح .

2 ـــ الأنظمة الرقمية تمنع التشويش والتداخل والضجيج Distortion

الحلول التي قدمتها أنظمة GSM

1ـــ وثوقية عالية في التعامل مع نقل الصوت والبيانات المختلفة

2 ـــ تعطي نفس المستوى من الخدمات التي تقدمها شبكات الهاتف العادية بالإضافة إلى الانفراد بخدماتها الخاصة .

3 ـــ مستخدم هذا النظام يمكنه الاتصال بأي رقم من أي مكان في العالم وذلك لأن شبكات هذه الأنظمة المختلفة تكون متوافقة مع بعضها البعض .

4 ـــ أنظمة الـ GSM تحوي إجراءات أمن عالية لمنع القرصنة والحفاظ على البيانات .

الخدمات التي تقدمها أنظمة لمشتركـيها GSM

1 ـــ خدمات الاتصالات الهاتفية .

2 ـــ خدمات الطوارئ : تسمح للمشترك بإجراء مكالمات طوارئ مثل (911 في أمريكا) بغض النظر عن مقدم الخدمة.

3 ـــ خدمات الرسائل القصيرة Short Message Services

4 ـــ تحويل المكالمات : يستطيع المستخدم تحويل المكالمات الواردة لرقم آخر ( عندما يكون جهازه الخلوي معطل مثلا ً ).

5 ـــ حجب المكالمات : مثل قفل المكالمات الدولية أو منع أرقام معينة من الاتصال .

بناء الشبكة الخلوية

Cellular Network

إن وظيفة الشبكة الخلوية هي وصل الهاتف النقال بكل من :

هواتف أخرى نقالة بالشبكة

شبكات خلوية أخرى

شبكات الهواتف المحلية (الأرضية )

الأجزاء الرئيسية المكونة لشبكة الخلويةGSM

Switching System نظام التحويل والتبديل

وهو المسؤول عن :

1 ــ معالجة المكالمات
2 ــ تحويل مسار الصوت والبيانات
3 ــ التوصيل بالشبكات الأخرى والمحطات الأرضية

Base Station System نظام المحطات الأرضية

يتكون هذا النظام من

1 ــ وحدات تحكم المحطات الأرضية
2 ــ الهوائيات
3 ــ أجهزة الإرسال والاستقبال

Operation And Maintenance Center مركز العمليات والصيانة

وظيفته الأساسية هي الصيانة المركزية ولذلك يعمل على :

1 ــ تحديد مكان العطل
2 ــ تحديد نوع العطل
3 ــ كيفية تصليح الأعطال

أجزاء نظام التحويل والتبديل

1 - مدخل مركز التحويل MSC: يقوم بمعالجة المكالمات الآتية من الشبكات الخلوية الأخرى

2 - وحدة التشبيك وواجهة نقل البيانات : تقوم بإجراء ومعالجة التوصيل بالشبكات المبنية على جهاز الحاسب لنقل البيانات

3- مركز التوثيقAUC : للتحقق من هوية المشترك

4 - سجل بيان المشترك HLR: قاعدة بيانات تحوي موقع المستخدم ورقم هاتفه الخلوي

5 - سجل مواقع التشبيك : قاعدة بيانات تحتوي على معلومات عن المشتركين المسموح لهم باستخدام ميزات محددة

6 - مركز الخدمات : يقوم بعملية تحويل المكالمات من و إلى المحطات الأرضية في نفس المنطقة

7 - مركز الرسائل والبريد الصوتي : يقوم بخدمات الرسائل القصيرة والفاكس

8 - الشبكة الذكية : لخدمات المشتركين الخاصة

أجزاء المحطات الأرضية

1 – محطة المرسل/ مستقبل الأرضية : وتتكون من الأجهزة الراديوية والهوائيات لعمل النظام اللاسلكيو تسمى هذه المحطة عادة ً في الشركات Radio Base Station

2 – وحدة تحكم المحطات الأرضية ControllerBSC Base Station والتي تقوم بكل التوصيلات المادية بين مركز الخدمات ومحطة المرسل / مستقبل الأرضية
كما تحدد القناة التي يتصل بها الجهاز الخلوي

3 – محدد المدة : يقوم بمعالجة الصوت وتعيين مدة المكالمة والاستخدام الأمثل لواجهات الإرسال يمكن أن يعمل وحده أو مرتبطا ً مع مركز الخدمات .

أجزاء مركز الصيانة

1 – مركز العمليات والدعم : وهو المسؤول عن تشغيل الشبكة وصيانتها ومراقبتها

2 – مدخل تنظيم الخدمات : وظيفته ربط سجل بيانات المشترك مع مركز التوثيق

3 – مركز الإعلان : مسؤول عن معلومات الإعلان بين مراكز الخدمات في الشبكة الواحدة

مناطق الشبكة الجغرافية

شبكات الـ GSM تحوي على خمس مناطق جغرافية

1 – الخلية CELL : وهي أصغر منطقة تغطية في الشبكة

2 – منطقة موقع : (Location Area ) تتكون من مجموعة خلايا وهي أكبر منطقة يمكن التنقل ضمنها دون الحاجة إلى تحديث الموقع
تخدمها واحد أو أكثر من محطة أرضية ولكن لها مركز تحويل واحد فقط .

3 – منطقة الخدمة : تتكون من العديد من مناطق المواقع وتغطى بمركز تحويل واحد .

4 – مشغل الخدمة : وهي الشركة التي تستخدم تقنية لشبكات المحمول وتدعى أيضاPLMN Public Land Mobile Network
يمكن للبلد الواحد أن يحوي على PLMN واحد أو أكثركما أن الــ PLMN يستطيع أن يخدم دولة واحدة أو عدة دول صغيرة .

5 – منطقة الــ GSM : مجموعة من مناطق الـ PLMN والتي يستطيع المشترك التنقل بينها .
[8/25, 12:44 PM] ‪+967 774 847 557‬: ‫( ‪Mobile Switching Center ( MSC‬‬

‫وهي من المكونات الأساسية للشبكة , حيث تكون نقطة الاتصال بين الشبكة الاسلكية و الشبكة الأرضية .‬ قبل تحويل المكالمة من ‪ BSC‬ الى ‪ MSC‬ يتم تحويل الموجات الصوتية للمكالمة من ‪ 13KBits/s‬الى 64kBit/s‬ وذلك عن طريق ‪ , Transcoding and   Rate Adaption Unit ‬  ( TRAU )  فعن طريق جحم‬ المعلومات الصغير نسبيا بين ‪ MSC‬ و ‪ BTS‬ يتم توفير تكاليف الاتصال , واستغلال أكبر لحجم الشبكة.‬ MSC‬ وهي كما قلت العنصر الذي يقوم بتوزيع المكالمات , فهي المسئولة عن توزيع المعلومات بين المستخدمين‬ للشبكة , وذلك يتم بمساعدة ‪ HLR‬ المتصل بها و المخزن به معلومات الزبائن الخاصة بشركة الاتصال الى جانب‬ حساب التسعيرة للمكالمات و الخدمات المسموح للزبائن باستخدامها.‬

‫عندما يتم تشغيل الموبايل الخاص بالمستخدم يتم الاتصال بأقرب محطة ‪ , BTS‬بعدها يتم نقل معلومات الكارت ‪SIM‬‬ الخاص بالمستخدم الى ‪ BSC‬ والتي تحولها الى ‪ , HLR‬حيث تحدث هناك عملية مقارنة بين معلومات ‪SIM‬‬ والمعلومات المخزنة في ‪ , HLR‬في حال مطابقة المعلومات يتم تخزين مكان المستخدم , بعد ذلك يتم ارسال نسخة من‬ معلومات المستخدم الى ‪  MSC‬و يتم تخزين المعلومات في ‪  VLR‬التابع لـ ‪ , MSC‬لاحظ هنا ان ‪ MSC‬ المرسل‬ اليه المعلومات هو نفسه الذي يربط ‪ BSC‬ و ‪ BTS‬ المتواجد به الشخص , لكي أوضح لك الطريقة بمثال اخر , انت‬ داخل عمارة مكونة من عدة شقق , لنعتبر أن بواب العمارة هو ‪ MSC‬ و يوجد عدة مبان بجوار العمارة التي تسكنها,‬ فان المعلومات بمكانك ترسل لبواب العمارة التي تسكن بها وليس لبواب عمارة اخرى.‬‫
داخل ‪  VLR‬يتم تخزين رقم التليفون ومكان تواجد المستخدم , في حالة مغادرة الشخص لـمكان ‪ , MSC‬يتم تسجيله‬ بالمحطة المتواجد بها و يتم مسح المعلومات من ‪ MSC‬ القديمة , عن طريق هذه المعلومات يتم تحديد مكان الموبايل‬.‬
‫يوجد هناك أيضا بنك معلومات اخر يسمى ‪ AuC –Authentication Center‬ والذي يحمي من التنصت على‬ المكالمات عن طريق تشفير المكالمة وذلك بمساعدة شفرة تكون مخزنة على ‪. SIM‬‬‫
( ‪  Gateway-MSC ( GMSC‬والتي تلعب دورا مهما , حيث تقول بنقل المكالمات الى شبكات أخرى المراد الاتصال‬ بها. عند الاتصال من الشبكة الثابتة الى شبكة الموبايل تقوم ‪ GMSC‬ بالبحث داخل ‪ HLR‬ عن الرقم المطلوب و عن‬ مكان ‪ MSC‬ المتواجد به الرقم المطلوب و تقوم بتحويل المكالمة للطرف المطلوب.‬

‫الربط بين ‪ BSC‬ و ‪MSC‬‬
‫

نأتي الأن الى الطرف الأخر المتصل بـ ‪ BSC‬ وهو ‪ , MSC‬ .‬
‫نلاحظ أيضا ظهور عنصر جديد وهو ‪ SGSN‬ وهو مسئول عن توصيل
‪. Data Packets‬‬ بالنسبة لربط ‪  BSC‬مع ‪ MSC‬ يكون عن طريق الربط المباشر بما يسمى ‪ A-Link‬ و هو 2 ميجابايت للثانية  ,30 PCM‬ مقسم الى 30 قناة وقناة للـ ‪ Signaling‬ وتسمى قناة ‪. Logic‬‬
‫الوصلة الاخرى والتي تربط ‪  BSC‬مع ( ‪ TRC ( Transcoder‬وتدعى A-ter-Link‬ حيث يقوم ‪ TRC‬وهو‬ نفسه ‪ TRAU‬ الذي سبق شرحه .‬

#هندسة_الاتصالات