تحقیق بررسی مخابرات و پشتیبانی خطوط تلفن همراه GPRS


فهرست
فصل اول : ۱
نظریه سلولی ۱
تعریف انواع سلول : ۲
ماکروسلها : ۲
میکروسل ها : ۳
میکروسل بیرونی : ۳
میکروسل درونی : ۴
سلول چتری : ۴
نمونه هایی از سلول چتری ۴
ناحیه ی تحت سرویس شبکه ی موبایل عمومی : ۵
ناحیه ی تحت سرویس Gsm : ۶
روشهای دست یابی چند گانه به سیگنال : ۶
FDMA : ۶
TDMA : ۷
CDMA : ۷
فصل دوم : ۹
سیستم GSM ۹
مقدمه : ۹
تجزیه و تحلیل معماری GSM : ۱۰
الف : ترمینال دستی : ۱۱
ب ـ ترمینال قابل حمل : ۱۱
ج ـ ترمینال قابل نصب روی خودرو : ۱۱
سیستم ایستگاه پایه : base station ۱۴
الف : BTS : ۱۴
انجام امور مشترکین : ۱۴
ساختار یک BTS : ۱۵
الف : TRI ( مدار واسط فرستنده ـ گیرنده ی رادیویی ) ۱۶
ب ـ TRX : ۱۶
پ ـ BSC : کنترل کننده ایستگاه پایه : ۱۷
وظایف آن شامل : ۱۷
مدیریت شبکه رادیویی : ۱۷
مدیریت ایستگاههای گیرنده ـ فرستنده : ۱۸
مدیریت شبکه انتقال : ۱۸
مرکز سویچینگ سرویسهای موبایل : ( MSC) : ۱۸
Gateway : ۱۹
ثبت کننده موقعیت اصلی ( HLR ) : ۲۰
ثبت کننده موقعیت محلی ( VLR ) : ۲۲
TMSI : ۲۴
مرکز عملیاتی و نگهداری ( OMC ) : ۲۴
مرکز صدور مجوز ( تشخیص هویت ) (AUC ) : ۲۵
رجیستر شناسه تجهیزات ( EIR ) : ۲۵
امکانات نرم افزاری OSS : ۲۷
الف : مدیریت ساختاری : ۲۷
ب ـ مدیریت خطا : ۲۷
ج ـ مدیریت اجرایی : ۲۸
باندهای فرکانسی در GSM : ۲۸
کانال رادیویی : ۲۸
Duplex Distance : ۲۹
جداسازی کانال : ۲۹
مدولاسیون انتقال : ۲۹
مراحل برقراری ارتباط در GSM : ۳۰
ارتباط MS ۳۰
طریقه تماس با یک MS : ۳۱
Handover : ۳۲
سلسله مراتب ایجاد یک تماس در شبکه GSM : ۳۲
۱ ـ سخت ۳۸
۲ ـ به هم پیوسته : ۳۹
۳ ـ نرم : ۳۹
الف : INTRA – BSS : ۴۰
ب ـ inter – bss : ۴۱
ج ـ inter – msc : ۴۱
امنیت در شبکه GSM : ۴۱
فصل سوم ۴۵
ـ مقدمه : ۴۵
روند کار طراحی سل : ۴۶
پراکندگی جمعیت ۴۷
محاسبه ظرفیت ترافیکی در هر سل : ۴۹
حداکثر تعداد مکالمات ممکن در ساعت ۵۰
جدول ارلانگ ۵۱
واگذاری فرکانس و کانالهای منطقی : ۵۱
نسبت کاربر به تداخل هم کانال و کانال مجاور : C/I , C/A ۵۱
نسبت کاریز به تداخل هم کانال : Carrier To Interference Ratio C/I ۵۲
نسبت کاریر به تداخل کانال مجاور : Carrier To Adgacent Ratio ۵۲
الگوی استفاده مجدد از فرکانس : Freqrency Re – use Pattern ۵۲
فصل چهارم : ۵۶
ارتباط بی سیم ۵۶
انتقال سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال : ۵۶
۱ ـ نرمال NB) ) ۵۸
۲ ـ تصحیح فرکانسی : ۵۹
۳ ـ هم زمانی : ۵۹
۴ ـ کانال دسترسی : ۶۰
۵ ـ ساختگی : ۶۱
کانال در GSM : ۶۱
الف : کانال تصحیح کننده فرکانس ( FCCH) : ۶۲
ب ـ کانال هم زمان کننده (۵CH) : ۶۲
کانال مشترک cccH : ۶۲
الف ـ کانال فراخوانی PCH : ۶۳
ب ـ کانال دسترسی تصادفی : ۶۳
ج ـ کانال اجازه دسترسی ( Agch ) : ۶۳
کانال کنترل اختصاصی : ( DCCH) ۶۳
الف : کانال اختصاصی مستقل ( SDCCH) : ۶۴
ب ـ کانال اختصاصی وابسته کند ( SSCCH ) : ۶۴
ج ـ کانال اختصاصی تصحیح فرکانسی ( FACCH) : ۶۴
مشکلات انتقال : ۶۵
عناصر اصلی مسیر رادیویی : ۶۵
عناصر و پارامترهای مسیر رادیویی : ۶۶
مدلهای اصلی انتشار سیار : ۶۷
انتشار در فضای آزاد : ۶۷
باز تابش با حذف جزئی : ۶۸
مدلهای دیگر انتشار : ۶۸
انتشار در محیطهای واقعی : ۶۹
انتشار در محیطهای واقعی : ۷۱
مشکلات انتقال : ۷۲
از دست رفتن مسیر : ۷۲
Fading : ۷۲
۱ ـ از نوع طولانی و طبیعی : ۷۳
۲ ـ از نوع چند مسیره : ۷۳
تاخیر زمانی : ۷۴
هم ترازی زمانی : ۷۴
طرح هایی برای حل مشکلات انتقال : ۷۵
WAVE CODER ( کد کننده موج ) : ۷۶
vocoder : ۷۷
کدینگ کانال : ۷۸
سطح دوم INTERLEAVING : ۸۰
فصل پنجم ۸۲
۲ ـ ۱ ـ نیازهای عمدهدر زمان استاندارد شدن GPRS عبارتند از : ۸۳
معماری GPRS : ۸۴
مدهای ایستگاه موبایل ۸۵
packet data channel ( PDCH) : ۸۷
نواحی مسیر یابی ( Rorting areas ) ۸۸
Home GSN ( HGSN ) ۸۸
پکت های سر چشمه از موبایل ۸۹
سرویسها ۸۹
پروتکلهای GPRS ۹۰
ساختار NS – PDU ۹۲
ساختار BSSP – PDU ۹۳
معماری پروتکل های GPRS ۹۵
جزئیات کدینگ های مختلف بلوکهای رادیویی ۹۹
مخابره دیتا در شبکه GPRS ۹۹
مسیر یابی Mobile Originated Data ۱۰۳
مسیرم دهی MOBILE terminated data به شبکه GPRS خانگی ۱۰۴
مسیر یابی Mobile terminated data به شبکه ملاقات کننده GPRS ۱۰۵
نتیجه گیری : ۱۰۶
فصل اول :
نظریه سلولی

بر اساس این نظریه ناحیه ای که می خواهد تحت پوشش شبکه موبایل قرار گیرد به نواحی جغرافیایی کوچکتر با شعاع 2 تا 50 کیلومتر تقسیم می شود در هر سلول سیستم ها فرستنده گیرنده پوشش رادیویی سلول را به عهده دارند . و کانالهای رادیویی با دامنه مختلف فرکانس در آن به مشترکش سرویس می دهند . فرستنده هایی که در سلولهای مجاور هم هستند از کانالهای فرکانس جداگانه استفاده می کنند تا از تداخل فرکانس جلوگیری شود اگر انرژی آنتن فرستنده و ارتفاع آن مناسب باشد می توان از کانالهای فرکانس در فاصله متناسب و دورتر بیشتر به سلول مورد نظر دوباره استفاده کرد تا در اثر فاصله و افت سیگنال شکل داخل پیش نیاید . از طرفی برای اینکه بتوان بیشترین دفعات از فرکانسهای مجدد استفاده کرد دو سلول هم کانال باید دارای کمترین فاصله کمتر باشند پس مجموع فاصله 2 سلول هم کانال باید به گونه ای باشد که تداخل هم کانالی از یک آستانه بخار بیشتر شود . این آستانه 18db انتخاب شده است . چنانچه سرامیک در ناحیه یکی از سلولها افزایش یابد می توان سلول مورد نظر را به 2 یا چند سلول با توجه به نیاز ترافیکی تقسیم کرد را تا هر چه این تعداد بیشتر شود نیاز به زیر ساختهای بیشتری برای حمل کردن سیستم مطرح می گردد و هزینه بیشتر می شود در نتیجه پوشش سلولی نوعی فعالیت پویا و دینامیک محسوب می شو د که به گروهی از سلولهای مجاور که کلیه کانالهای سیستم را بر اساس ضوابط خاص به کار می برند و در تمام ناحیه تحت پوش تکرار می شوند کلاستر می گویند .
در طراحی سلول سلول 6 ضلعی در نظر گرفته می شود زیرا اگر با فرض اینکه 2 عدد BTS با آنتن های هم جهت داشته باشیم و برای هر مشترک دوایری به مرکز BTS ها در نظر بگیریم مجموعه نقاطی وجود دارند که قدرت سیگنال رسیده از دو BTS در آنجا یکسان است و با ادامه این کار به 6 ضلعی منتظم می رسیم .
البته در دیتای واقعی به علت وجود پستی و بلندی و موقعیت جغرافیایی مناطق و همچنین وجود موانع طبیعی و مصنوعی فراوان ( کوهها و ساختمانها ) داشتن 6 ضلعی های منتظم با ابعاد یکسان امکان پذیر نمی باشد . ماکزیمم شعاع سلولها 35 کیلومتر می باشد .
تعریف انواع سلول :
طرح و راه حل های مختلفی برای پوشش رادیویی در محیط های داخلی و خروجی و کانالهای خاص وجود دارد ؛ 2 نمونه از این طرح ها میکروسلها و مایکروسلها هستند .
ماکروسلها :
ماکروسلها معمولاً در یک توان خروجی بالاتر از میکروسل ها کار می کنند و پوشش فرکانس را برای هر دو ناحیه فضای آزاد و درون ساختمان فراهم می آورند . گروهی از ماکروسل ها فراهم می آورند می تواند در تمام جهات و یا در یک جهت خاص باشد در ماکروسل تمام جهتی انرژی رادیویی در همه جهت های افقی منتشر می شود . دره کروسل تمام جهتی یک آنتنژسیگنال رادیویی را در همه جهات نسبت به افقی منتشر می کند . این آنتن در ارتفاعی تقریباً بینی 15 تا 46 متر نصب می شود .

میکروسل ها :
معمولاً در یک توان پایین تر از ماکروسل های کار می کنند و یک ناحه کوچک را مورد پوشش خود قرار می دهند را بی ناحیه حدود 25 درصد از یک ماکروسل می باشد . ظرفیت کانالهای یک میکروسل مرکز است از ماکروسل کمتر باشد اما ظرفیت کانال سیستم به کاربران مختلف است . میکروسل ها برای افزایش ظرفیت نواحی با ترافیک بالاتر به کار برده می شود میکروسلها هم خود انواع مختلفی دارند .
میکروسل بیرونی :
یک میکروسل بیرونی معمولاً دارای یک آتش است که در زیر یک سقف امواج به وسیله ساختمانها و بناها محدود می شود ، شکل سلول از یک الگوی خیابانی پیروی می کند . یک میکروسل بیرونی ، بخشی از بزرگراهها ، خیابانها و کوچه ها و چهار راه ها تونلها و نواحی محدود به ساختمانهای مجاور را پوشش می دهد .
میکروسل درونی :
یک میکروسل درونی که بعضی وقتها میکروسل نامیده می شود به منظور پوشش دادن قسمتهای داخلی یک ساختمان مثل راهروهای طراحی می شود آنتن یک پیکول می تواند روی دیوار با سقف قرار گیرد .
سلول چتری :
ماکروسلها و میکروسلها با هم دیگر سلولی به نام سلول چتری به وجود می آورند یک سلول چتری پوشش برای یک قسمت و یا تمام قسمتهایی که در توسط دیگر سلولها پوشش داده می شود فراهم می آورد .

نمونه هایی از سلول چتری
همان طور که بعدها مشاهده می کنیم هر سلول توسط یک BS پوشش رادیویی داده می شود . هر سلول دارای یک شماره (CQI) می باشد . در هر سلول یک کانال رادیویی به منظور انتقال اطلاعات سیگنالینگ بین شبکه ی موبایل و MS ای که در آن سلول قرار دارد در نظر گرفته می شود . کانالهای سیگنالینگ از موبایل به BS بکار می روند تا عملیات سیگنالهایی را که برای تازه سازی وضعیت مکانی و تنظیم تماس و پاسخ گویی به پیغامهای تماسی وارده انجام می دهند . در مسیر برعکس یعنی از BS به موبایل کانال سیگنالینگ اطلاعات مربوط به پارامترهای عملیاتی ( شناسه ی معرف مکان شناسه ی سلول و …. ) ، تنظیمات تماس ، paging و تازه سازی اطلاعات را حمل می کند .
ناحیه مکانی ( LA ) : به مجموعه ای از سلولها گفته می شود . سیستم موبایل با استفاده از این تقسیم بندی نواحی می تواند مشترکینی را که در وضعیت فعال هستند را جستجو نماید . هنگامی که یک تماس برای یک MS وجود داشته باشد یک پیغام ( paging ) بین همه ی سلولهای یک LA منتشر می شود . در اصل یک LA ناحیه ای است که یک مشترک بدون اینکه نیاز داشته باشد مکان خود را به شبکه اطلاع دهد در آن حرکت می کند .
ناحیه ی تحت پوشش ms : msc/vlr در یک دیتا بیس که رجیستر موقعیت محلی (VAL) نام دارد ثبت می وشد . Msc و VLR همیشه در یک گره قرار می گیرند . بنابراین ناحیه ی تحت پوشش آنها ناحیه ی msc/vlr نامیده می شود یک ناحیه ی msc از تعدادی LA تشکیل شده است و در اصل ناحیه ی جغرافیایی تحت پوشش آن توسط یک MSC پوشش داده می شود برای هدایت کردن یک تماس به یک مشترک موبایل این تماس از مسیر MSC ای عبور داده می شود که در ناحیه ی msc/vlr ای است که مشترک موبایل در آن قرار دارد .
ناحیه ی تحت سرویس شبکه ی موبایل عمومی :
این ناحیه ، ناحیه ای جغرافیایی است که توسط یک اپراتور شبکه سرویس دهی می شود و به عنوان ناحیه ای تعریف می شود که در آن یک اپراتور پوشش رادیویی را ایجاد و امکان دستیابی به شبکه را ایجاد می کند .
ناحیه ی تحت سرویس Gsm :
به مجموعه ناحیه های جغرافیایی گفته می شود که یک مشترک می تواند به شبکه موبایل دسترسی داشته باشد . هر چقدر تعداد اپراتورهایی که بخواهند در یک شبکه با یکدیگر کار کنند بیشتر باشد ناحیه گسترش پیدا می کند .

روشهای دست یابی چند گانه به سیگنال :
در هر سیستم مخابراتی منابع محدود می باشد و نیز میزان تجیهزات و تعداد کانالهای مورد استفاده نیز محدود است . از طرفی در یک لحظه از زمان چندین نفر درخواست سرویس از شبکه را دارند . لذا به منظور استفاده بهینه سیستم باید مدیریت دقیقی روی منابع داشته باشد . لذا از تکنولوژیها و واسطه هایی هوایی استفاده شده که معروفترین آنها در زیر شرح داده شده است .
FDMA :
در این روش طیف فرکانسی موجود به چندین قسمت یا باند فرکانسی تقسیم می شوند و برای مکالمه به هر کاربر یکی از باندهای فرکانسی اختصاص داده می شود . و تا هنگامیکه تماس تلفنی کاربر برقرار باشد این باند تنها به او اختصاص دارد . مسئله مهم در این روش voice Activity می باشد یعنی کاربر تنها از 50 تا 40 درصد زمان برای مکالمه استفاده می کند و بقیه زمان برای تنفس تفکر ، …. استفاده و عملاً کانال هدر می رود . مسئله دیگر این است که در یک ارتباط ، یک باند فرکانسی به فرد و یک باند فرکانسی به طرف مقابل او اختصاص داده می شود . و ارتباط بین این 2 از طریق 2 باند ( رفت و برگشت ) استفاده می شود . اما در حین مکالمه تنها یکی از 2 طرف صحبت می کنند و طرف دیگر گوش می دهد . پس یکی از باندها به طور بی فایده اشغال می شود .
پس در FCMA از سیستم به طور ناکارآمد استفاده می شود . در سیستم های آنالوگ مثل Apms از این روش استفاده می شد .

TDMA :
در TDMA کل باند فرکانسی در هر لحظه ای از زمان به یک کاربر اختصاص داده می شود . در قطاع های زمانی حدود 30 ـ 40 میلی ثانیه ای کاربر حق استفاده از باند فرکانسی را داراست .
در آمریکا کانال 30 کیلو هرتزی به سه قطاع زمانی تقسیم شد . لذا پهنای باند موثر هر کاربر 10 KHZ می باشد . مشکل اینجاست که با کم شدن پهنای باند حساسیت نویز افزایش می یابند . و صورت ناواضح می گردد . اما در سیستم GSM از کانالهای 200 KHZ استفاده و آن را به 8 قطاع زمانی تقسیم می کنند .

CDMA :
در این روش هر کاربر از یک نوع کد دیجیتال خاص خود ، برای برقراری ارتباط استفاده می کند . در این تکنولوژی یک کانال 1.25 کیلو هرتزی استفاده می شود . مشکل این روش این است که ظرفیت آن توسط میزان تداخل محدود می شود . و برخلاف FDMA و TDMA به خاطر پهنای باند محدودیت دارد برای رفع این مشکل از آنتن های سکتور بندی شده که موجب کاهش تداخل می شوند استفاده و ظرفیت را افزایش می دهند .

فصل دوم :
سیستم GSM

مقدمه :
سیستم GSM که به عنوان نسل سوم شبکه های موبایل معروف است با استفاده از ارسال دیجیتال و الگوریتمهای پیشرفته ی ارسال و دریافت بین سلولهای رادیویی و در نتیجه به کارگیری دوباره ی فرکانس ، استفادهای بهتری از باند فرکانسی را فراهم می سازد . این استفاده بهینه از پهنای باند امکان ارائه خدمات بیشتر به تعداد بیشتری از مشترکین را میسر می سازد . بنیادی ترین خدماتی که GSM فراهم می کند خدمات تلفنی است . GSM علاوه بر امکان حرکت عمومی ( roaming ) خدمات جدیدی نظیر ارتباط پذیری سرعت ، دورنگار ، پست صوتی ، و پیام کوتاه GSM را برای کاربران مهیا می سازد . کاربران GSM می توانند داده ها را تا سرعت 906 b/s و به سوی کاربران خدمات تلفنی ساده قدیمی ارسال و دریافت کنند . و از شبکه ی خدمات یکپارچه ای دیجیتال ISDN شبکه های داده ی عمومی سویچ بسته ای packet Switching و شبکه های داده های عمومی سویچ مداری circit Switching بهره مند باشند در GSM دستگاههای دور نگار معمولی طوری طراحی شده اند که به یک تلفن وصل شوند و از سیگنالهای آنالوگ استفاده کنند . یک دورنگار با این ویژگی می تواند با هر دورنگار آنالوگ دیگری مرتبط باشد . مشترک GSM با برخورداری از پست دورنگار می تواند پیامهای دورنگار را از طریق تلفن بسیار خود از هر دستگاه دور نگاری دریافت کند . خدمات GSM یکی دیگر از خدمات بی نظیر این شبکه می باشد که از طریق آن یک ارتباط 2 طرفه برای پیامهای کوتاه حرفی ـ عددی تا 160 کاراکتر برقرار می شود . خدمات تکمیلی انتظار مکالمه به مشترک این اجازه را می دهد که نخستین مشترک در حال مکالمه با خود را روی خط منتظر نگه دار د و به مشترک دیگری که خواهان تماس است پاسخ دهد و یا خود تماس جدیدی برقرار کند . از خدمات دیگر این شبکه شناسایی شماره مشترک خواهان تماس caller ID می باشد .
تجزیه و تحلیل معماری GSM :
سیستم GSM به سه زیر شبکه بزرگ تقسیم می شود که عبارتند از :
1 ـ زیر سیستم BSS که خود از 2 جزء ایستگاه سیار ( MS ) و سیستم ایستگاه پایه BSS تشکیل شده است .
2 ـ سیستم سویچینگ و شبکه NSS که از چهار جزء مرکز سویچینگ موبایل ، GATEWAY ( دروازه ) ، ثبت کننده ی موقعیت اصلی HLR ثبت کننده موقعیت محلی VLR تشکیل شده است .
3 ـ سیستم عملیاتی OSS : که از جزء های مرکز بهره برداری و نگهداری ( OMS ) ، مرکز صدور مجوز ( AUC ) و ثبت کننده تجهیزات ( ELR ) تشکیل شده است که در زیر به توضیح هر یک از آنها می پردازیم :

MS : یک MS توسط مشترک شبکه برای برقراری ارتباط با سیستم سلولی استفاده می شود MS می تواند یک گوشی موبایل ، یک فکس با دستیابی تلفنی با دستیابی تلفنی و یا یک کامپیوتر کتابی باشد که مجهز به مودم رادیویی است . MS دارای سه دسته متفاوت می باشد که عبارتند از :
الف : ترمینال دستی :
این نوع MS حمل می باشد آنتن روی خود آن نصب شده است و از اندازه ی کوچکی برخورد است .
ب ـ ترمینال قابل حمل :
در این MS آنتن به گوشی متصل نیست و ممکن است که همه سطوح انرژی را که در سیستم درخواست می شود را پشتیبانی کند . هم چنین می تواند هم روی خودرو نصب شود و هم به شکل دستی استفاده شود .
ج ـ ترمینال قابل نصب روی خودرو :
که به طور فیزیکی روی وسایط نقلیه نصب و آنتن آنها خارج از ماشین نصب می شود .
یک MS از 2 بخش اساسی تشکیل شده است :
1 ـ تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری ( ME )
2 ـ واحد شناسایی مشترک
ساختار سخت افزاری یک MS در زیر نشان داده شده است .

صحبت آنالوگ توسط A/D به دیجیتال تبدیل می شود . سپس به سگمنت های 20 ms تبدیل شده که به کادر تحویل داده می شود تا روی آن تحلیلی انجام شود . در این زمینه بعداً در بخش مشکلات انتقال توضیح داده می شود . به این عملیات قسمت بندی گویند و این عمل نرخ بیت را از 13 kb/s به 22 kb/s می رساند .
در محل بعد عمل رمز شدن اطلاعات انجام می شود . سپس اطلاعات به فریم های 8 کاناله با نرخ 338 kb/s تبدیل می شود . روی فرم بدست آمده مدولاسیون gsmk انجام و روی سیگنالهای حمل کننده سوار و به آنتن ارسال می شود .
SIM :
سیم کارت یک کارت کوچکی الکترونیکی است که دارای حافظه می باشد . به استثناء برخی تلفنهای ورودی ms تنها و تنها وقتی می تواند عمل کند که یک سیم کارت متعبر روی آن نصب شده باشد . 2 نوع متفاوت از سیم کارت وجود دارد که عبارتند از :
( ID – 1 SIM ) و ( plug – in SIM ) .
ID – 1 شکل و فرم آن برای کارتهای IC استاندارد شده و اندازه ی آن به اندازه ی کارتهای اعتباری می باشد .
Pluging :
این نوع کارت شبیه مدل قبلی می باشد اما از نظر اندازه کوچکتر می باشد . و به صورت نیمه ثابت در MS ها قرار می گیرند .
اطلاعاتی که به طور دائم در حافظه ی سیم کارتها ذخیره می شوند عبارتند از :
– نوع سیم کارت
– مشخصات IC کارت ، شماره سریال SIM
– حدود سرویس SIM و لیست سرویسهای اضافه مشترک
– شناسه بین المللی مشترک موبایل
– شماره شناسای شخصی PIN
– کد بازگشایی سیم کارت PUK کلید تصدیق هویت
PIN :
PIN یک شماره ی 4 رقمی است که مشترک در هنگام عضویت در شبکه آنرا دریافت و هر موقع که بخواهد می تواند آنرا تغییر دهد . هنگامیکه PIN صحیح وارد شود موبایل به صورت اتوماتیک ثبت و شبکه پاسخ می دهد . چنانچه این کد 4 رقمی 3 بار متوالی اشتباه وارد شود سیم کارت قفل می گردد و به حالت تعلیق در می آید . برخی از کارت ها دارای PIN دومی می باشند که جهت حفاظت شماره های ذخیره شده در کارت
می باشد . این عمل از دسترسی غیرمجاز به اسامی و شماره تلفن های مشخص جلوگیری می کند چنانچه سیم کارت قفل شود نیازمند کلید بازکننده شخصی یا puk خواهیم بود .
PUK :
سیم کارت قفل شده از طریق PUK باز می شود و این شماره حداکثر 10 بار می تواند تکرار شود . اگر این کد بیشتر از 10 بار اشتباه وارد شود سیم کارت به طور دائم قفل و تنها توسط تهیه کننده ی سیستم باز می شود . PUK یک شماره دائم 8 رقمی می باشد . ایـن کد امنیت شبکه را بالا برده و باعث می شود موبایل دزدیده شـده قابل استفاده نباشد .
سیستم ایستگاه پایه : base station
این سیستم از 2 قسمت ایستگاه فرستنده و گیرنده پایه ( BTS) و کنترل کننده ی ایستگاه پایه ( BSC ) تشکیل شده است .
الف : BTS :
بسته به نوع آنتن های استفاده شده در آن می تواند یک یا چندین سلول را تغذیه نماید . مثلا با سه آنتن تک جهته با زوایه ی پوشش 120 درجه می تواد سه سلول را پوشش دهد و وظیفه ی این واحد تبادل امواج رادیویی با MS و اطلاعات کنترلی و مکالمه ای با BSC است . وظایف اصلی BTS از چند قسمت متفاوت تشکیل شده است .
انجام امور مشترکین :
یعنی سازمان دهی کانال های مشترک رادیویی مورد استفاده در یک سلول است ، که در آن تقاضای کانال از طرف MS را دریافت و آن را با BSC ارسال می دارد تا در صورت امکان یک کانال ترافیکی به MS اختصاص پیدا کند . هم چنین غیر فعال کردن کانال و شروع علمیات رمز کردن را نیز انجام می دهد .
– کد کردن اطلاعات رسیده از BSC برای ارسال به MS و رمزگشایی اطلاعات آمده از MS و ارسال آن به BSC مالتی پلکس کردن کانالهای منطقی و ارسال آنها روی کانال های فیزیکی .
– کنترل زیر مجموعه های رادیویی که شامل تنظیم زمان ارسال اطلاعات توسط MS که مرتباً تازه شده و نتایج برای BSC ارسال می شود .
– ارسال سیگنال کنترل توان خروجی برای MS تا از تداخل کاسته شده و از توان MS استفاده بهینه شود .
– عمل فرستادن اطلاعات برای واحدهای بسیار و دریافت امواج رادیویی از آنها .
– عیب یابی مسیر رادیویی و تشخیص اختلاف مسیر رادیویی و ارسال نتایج به BSC
– سنکرون کردن اطلاعات لازم که از لینک pcm آمده و شماره فریم نیز با شمارنده ی موجود در آن عوض می شود .
– set کردن پارامترهای مربوط به فرکانس ، و توان خروجی فرستنده ها و فرکانس گیرنده ها و کد رنگی BTS
ساختار یک BTS :
تعریف : به گروهی از فرستنده ـ گیرنده ها که یک سلول را پوشش می دهند و در نتیجه روی یک آنتن می روند ‏TG می گویند . یک BTS شامل قسمتهای زیر می باشد :
الف : TRI ( مدار واسط فرستنده ـ گیرنده ی رادیویی )
که اولاً دریچه های زمانی هر TG را که روی لینک PCM ارسال شده اند از یکدیگر جدا می کند . و دوماً برای اتصال BTS ها به صورت پشت سر هم استفاده می شوند که در این حالت اطلاعات کنترلی مربوط به BTS دوم ارسال می شوند .
ب ـ TRX :
هر TRX در حالت دو جهته می تواند 8 مشترک را روی هشت دریچه ی زمانی سرویس دهد و شامل قسمتهای زیر است :
TRXC : ( کنترل کننده TRX ) : که مسوولیت کنترل TRX را بر عهده دارد و دارای یک سیگنالینگ دریافتی از BSC و دو کانال برای پوشش دادن 8 کانال صوتی است .
SSP : ( نقطه سرویس سویچینگ ) : که مسوولیت پردازش سیگنال های دیجیتالی را دارد و یک دریچه از هر فریم TDMA را عهده دار است پس هر TRX دارای هشت SSP است .
RTX : وظیفه ی ارسال امواج رادیویی و در نتیجه مدولاسیون و تولید کاربرها و تقویت توان را انجام می دهد .
RRx : که وظیفه دریافت و مدولاسیون امواج رادیویی را داراست . هر RRX متعلق به یک RTX است .
ج ـ ترمینال نگهداری محلی
د ـ ترمینال : TRI I/O :
ه – سویچ باند پایه : ترتیب ارتباط سیستم را با RTX های مختلف تعیین می کند .
و ـ Tining : یک فرکانس پایه را از CLICK خط PCM استخرانج کرده برای تولید کریرهای گیرنده ها و فرستنده ها و شمارش دقیق فریم های TDMA بکار می برد .
ر ـ ترکیب کننده فرستنده : سیگنالهای آمده از TRX را ترکیب و روی آنتن می فرستد .
ژ ـ تقویت و تقسیم کننده امواج دریافتی : سیگنالهای آمده از آنتن ها را تقویت و بین RRX ها تقسیم می کند .
ل ـ تست کننده TRX :
ف : تبدیل کننده توان : مبدلی است در داخل BTS که می تواند 220 VAC یا VDC 66- 48 را به ولتاژ V DC 24 مورد نیاز برای منبع تغذیه BTS تبدیل نماید .
پ ـ BSC : کنترل کننده ایستگاه پایه :
وظایف آن شامل :
مدیریت شبکه رادیویی :
نتایج آماری مختلف توسط BSC جمع شده و با توجه به آنها در صورت لزوم مشخصات سیستم رادیویی تغییر کرده و یا مقداری از بار ترافیکی یک سلول به سلول دیگر منتقل می شود .
مدیریت ایستگاههای گیرنده ـ فرستنده :
در آغاز عملیات BSC نمودار مشخصات فرستنده ـ گیرنده ها و فرکانس های مربوط به هر سلول را تعیین می کند . در نتیجه کانال های منطقی قابل تخصیص به واحدهای بسیار مشخص می شوند .
مدیریت شبکه انتقال :
تبدیل کانالهای ترافیکی 13 kb/s به 64 kb/s توسط واحدی به نام TC که در BSC است انجام می شود .
در ابتدای مکالمه BSC با توجه به دریچه های زمانی SALT خالی ، کانالهای فیزیکی قابل تخصیص به واحد بسیار ( MS ) را مشخص می کند در طول مکالمه MS قدرت سیگنالهای دریافتی در BTS خود و BTS های مجاور را اندازه گیری کرده و نتایج را به BTS می فرستد . BTS این نتایج را به همراه قدرت سیگنال دریافتی از MS و TA (timing asvance) به BTS ارسال می کند و BTS با توجه به این اطلاعات عملیات Handover ( به توضیح آن خواهیم پرداخت ) و با کاهش قدرت خروجی MS یا BTS را انجام می دهد .
مرکز سویچینگ سرویسهای موبایل : ( MSC) :
مرکز MSC وظیفه همه عملیات سویچینگ دیجیتال مربوط به پردازش یک تماس را بر عهده دارد . MSC از یک سمت یک واسط با BS و از سمت دیگر واسطی برای بقیه شبکه های خارجی دارا می باشد . هر BS با یک MSC مرتبط می باشد . MSC برای GSM مانند سویچ ISDN محلی می باشد که داری توانایی های اضافی مانند تعیین موقعیت فعلی و انتقال کنترل از یک سلول به سلول دیگر می باشد . همچنین تماس از یا به سیستم های تلفنی دیگر را کنترل می کند .عملیات MSC در کل شامل قسمتهای زیر می باشد .
– ثبت کردن تمام ، نظارت و آزاد سازی کانال
– جمع آوری دیتاها و انتقال دیجیتال
– هدایت یک تماس در مسیر
– جمع آوری اطلاعات مربوط به هزینه ها
– مدیریت حرکتی که شامل ثبت موقعیتها ؛ locatioin updating ( بعداً توضیح داده می شود ) و انتقال کنترل از یک سلول به سلول دیگر می باشد .
– paging و اعلام خطر
– مدیریت منابع رادیویی در طی یک تماس
– حذف اکو
– مجموعه اتصالات به BSS و دیگر MSC هاو PSTN / ISDN
– بازیابی رجیستر های مناسب
Gateway :
یک گیت وی گره ای است که از طریق آن ارتباط بین 2 شبکه برقرار می شود . اگر فردی در یک شبکه ثابت ( PSTN ) بخواهد با یک مشترک موبایل ارتباط برقرار کند ابتدا ارتباطش با یک گیت وی برقرار می شود . عملیات گیت وی اکثرا در یک MSC خاص که به آن GMSC گفته می شود برقرار می گردد . همه MSC ها می توانند در شبکه به عنوان یک gateway عمل کنند ، GMSC نیازی به جابجایی داده های مشترکین ندارد . اما باید قدرت جابجایی استانداردهای سیگنالینگ جهت برقراری ارتباط با دیگر شبکه ها را داشته باشد .
ثبت کننده موقعیت اصلی ( HLR ) :
HLR یک دیتا بیس مرکزی برای نگهداری اطلاعات مشترکین در یک ناحیه سرویس داده شده پهناور می باشد .
HLR از روش سیگنالینگ برای تشخیص موقعیت مکانی مشترکی که تماسی برقرار کرده است . استفاده می کند و در آن شماره شناسایی و آدرسهای مختلف و پارامترهای صدور مجوز در آن ذخیره شده است . این اطلاعات هنگامی که یک مشترک به سیستم شبکه افزوده می شود وارد HLR می شود . HLR همیشه از مکان همه ی موبایلها مطلع است چه مشترکینی که در شبکه ی درون کشور در حال حرکت هستند و چه مشترکینی که خارج از کشور هستند .
پارامترهای زیر در HLR ذخیره می شود .
– شماره بین المللی مشترک موبایل ( IMSI ) :
شماره ای واحد می باشد که به یک مشترک اختصاص داده می شود این شماره باعث شناسایی کاربر در طور مسیر رادیویی و شبکه می شود . و برای تمامی عملیات سیگنالینگ در PLMN استفاده می شود . تمامی اطلاعات مشترک موبایل که در شبکه ارسال می شوند دارای این شماره هستند IMSI از سه جزء تشکیل شده ند .
شماره شناسه ی + ( ns) Ms کد شبکه موبایل + ( MNC ) کد موبایل کشور = IMSI
حداکثر طول ماکزیمم 15 رقم می باشد .

شماره ISDN ایستگاه موبایل ( MSISDN ) : این یک شماره ی واحد می باشد که شناسه ی یک مشترک موبایل در شبکه سویچینگ عمومی موبایل می باشد . این شماره ای است که در هنگام شماره گیری بر ای یک تلفن موبایل به کار می رود .
( NDC ) شماره مشترک + کد ملی مقصد NDC ) ) + کد کشور MSISDN = (cc)
MSISDN دارای طولهای متفاوتی می باشد .

شماره مشترک
NDC
کد کشور
پیش شماره بین المللی در آلمان
860673
705
46
00

– محدودیتهای سرویس ارائه شده به مشترک
– اطلاعات مربوط به سرویسهای تکمیلی که به مشترک داده می شود .
– وضعیت فعلی مشترک از این نظر که در شبکه ثبت شده است یا خیر
– اطلاعات مربوط به هزینه های اتصال
– شماره موقتی مشترک ( TMSI ) این شماره برای حفظ شناسه مشترک در واسط هوایی است :
– این شماره توسط MSC بهMS که در ناحیه همان MSC قرار دارد اطلاق می شود . این شماره می تواند بین 2 تماس متفاوت یا حتی در طی یک تماس و بسته به موقعیت و به خاطر امنیت بیشتر تغییر پیدا کند . ساختار TMSI می تواند توسط اپراتورهای شبکه تغییر کند اما نمی تواند بیشتر از 8 رقم باشد .
– شماره Ronming مشترک موبایل ( MSRN) : HLR می داند که MS در ناحیه ی تحت پوشش کدام msc/vlr قرار دارد . برای اینکه یک شماره ی موقتی در طول حرکت ایجاد شود . HLR از msc سرویس دهنده به MS می خواهد که یکMSRN برای مشترکی که به او تلف شده است اختصاص دهد .

وقتی HLR ، MSRN را دریافت می کند ، MSRN را به GMSC که تماس را به MXC/VLR درست هدایت می کند ، بر می گرداند .
شماره مشترک ( SN ) + کد ملی مقدس ( NDC ) + کد کشور MSRN = (cc)
ثبت کننده موقعیت محلی ( VLR ) :
این واحد شامل کلیه اطلاعات MS هایی است که از طریق شماره اشتراک بین المللی خویش ثبت نام نموده اند . اکثر اطلاعاتی که در VLR ذخیره می شود کپی اطلاعات HLR است اما این اطلاعات تنها تا زمانی در VLR باقی می ماند که مشترک در ناحیه تحت پوشش همان VLR باقی بماند .
VLR شامل اطاعات زیر می باشد :
– وضعیت فعلی موبایل ( اشغال بودن / آزاد بودن / جواب ندادن و ….. )
– شناسه LA ( LAI ) :
این شماره LA ای را که MS در یکی از سلولهای آن قرار گرفته است را مشخص می کند . همین که مشترک از یک LA به LA دیگر حرکت می کند LAI در VLR تمدید می شود .
2 هدف کلی LAI عبارتند از :
paging یک MSC را که MS در آن قرار گرفته است را مطلع می سازد .
تازه کردن اطلاعات مکانی مشترکین موبایل
ساختار LAI به شکل زیر می باشد .
(LAC ) که MNC ) + LA کد شبکه موبایل ( MCC ) + شماره کد کشوری که موبایل در آن قرار دارد .
بیشترین طول 16LAC بیت می باشد که LA , 65536 متفاوت را در یک PLMN تعریف می کند .

TMSI :
VLR مکان شماره جدید TMSI را کنترل و آنها را به HLR اطلاع می دهد . TMSI مرتب عوض می شود و این باعث می شود که رد یابی یک تماس مشکل شده و در نتیجه امنیت شبکه افزایش پیدا کند .
مرکز عملیاتی و نگهداری ( OMC ) :
OMC عناصر شبکه را کنترل و نمایش می دهد و بهترین کیفیت ممکنه را برای شبکه مهیا می سازد OMC در واقع مدیریت شبکه را بر عهده د ارد و از طریق واسط DMCI که یک واسط در شبکه x.25 است به تمام عناصر شبکه متصل است . یکی از وظیفه های مرکز OMC مدیرت خط و شبکه می باشد و شامل آلارمها ( برای تعمیر فوری یا تعمیر با تاخیر ) و اطلاعات تعمیر و نگهداری می باشد . مدیریت اجرایی که شامل جمع آوری و انتقال اطلاعات ارائه و ذخیره نتایج می باشد نیز از وظایف OMC است . مدیریت شبکه رادیویی ( مدیریت مسیریابی ، مدیریت زمانی ) و همچنین مدیریت شارژینگ شامل ذخیره و انتقال اطلاعات مربوط به هزینه مکالمات و محاسبات و کنترل واحدهای نرخ گذاری از وظایف OMC می باشد . عملیاتهای بهره برداری و نگهداری متداول برای زیر سیستم های مختلف سیستم سویچین جمع آوری شده اند تا یک زیر سیستم معین OMC را تشکیل دهند . یک مثال از یک عمل OMC نگهداری مدارات ترانک می باشد که شامل فانکشنهای نظارتی است . مثل نظارت بر بلاکینگ و نظارت بر اشغالی و نظارت بر اغتشاش . مثالهای دیگری از عملیاتهای OMC عبارتند از : دستور تست کنترل شده تماس یا تست سیگنالینگ خط .
مرکز صدور مجوز ( تشخیص هویت ) (AUC ) :
این مرکز در اصل به HLR متصل می باشد . این مرکز شامل پارامترهای صدرو مجوز می باشد که در اولین ثبت مکانی و در هر درخواست برای ورود به شبکه توسط MS درخواست می شود . با استفاده از این مرکز ، از استراق سمع و دسترسی غیر مجاز از طریق واسط رادیویی جلوگیری به عمل می آید . AUC شامل 3 الگوریتم امنیتی مربوط به VAL می باشد که بعدا توضیح داده و خواهند شد .
رجیستر شناسه تجهیزات ( EIR ) :
رجیستر ELR یک دیتا بیس است که در اثر آن لیست تجهیزات و شماره مشترکین ذخیره شده اند و از طریق یک واسط به NSS و OSS متصل می گردد .
ELR مدیریت تجهیزات را بر عهده دارد و اطلاعات مربوط به شناسایی هر موبایل را ذخیره می کند این دیتابیس شامل 3 لیست سفید ، سیاه و خاکستری می باشد .
لیست سفید شامل لیست IMEI های موبایل های مجاز می باشد به عبارت دیگر لیست تجهیزات مشترکینی است که بدون هیچ گونه محدودیتی می تواند ارتباط برقرار کنند .
لیست خاکستری شامل لیست IMEI هایی است که به علت بد کار کردن تجهیزات هیچ سرویسی دریافت نمی کنند و یا به دلایلی مشترکین فعلاً حق استفاده از شبکه را ندارند . ( مثل افراد بدهکار ) لیست سیاه شامل تمام IMEI های دزدیده شده یا موبایل های معلق شده است که دارای مشکل خاصی می باشند . چنانچه اطلاعات یک موبایل وارد سیستم سیاده شود به این معناست که سیستم برای همین بلوکه و قطع می شود .
ساختار MEI عبارت است از :
IMEI = TAC + FAC + SNR = Spare
TAC : کد type approval
FAC : کد اسمبلی نهایی که ساختار را مشخص می سازد .
SN : شماره شناسایی MS
SNR : شماره سریال ، یک شماره سریال واحد است که از 6 رقم تشکیل شده
Spare : یک بیت خالی برای مصارف آینده می باشد . و در هنگام انتقال توسط یک موبایل این بیت همیشه باید صفر در نظر گرفته شود .

نحوه عمل بدیل ترتیب است که ابتدا MSC یک EI را که تقاضای انجام مطالعه دارد و یا متقای دیگری خواهان برقراری ارتباط با او می باشد به EIR منتقل می کند . EIR وضعیت مشترک را کنترل می کند اگر این شماره در لیست سیاه یا خاکستری و یا در هیچ کدام از لیست های متعلق به EIR نباشد ، MSC را مطلع نموده و اعلام می نماید که این شماره مجاز به برقراری مکالمه نمی باشد و اگر در لیست سفید باشد ، ضمن اعلام به MSC اجاره انجام مکالمه را می دهد .
امکانات نرم افزاری OSS :
شامل 3 قسمت اصلی می باشد .
الف : مدیریت ساختاری
ب : مدیریت خطا
ج : مدیریت اجرایی
الف : مدیریت ساختاری :
در OSS شبکه سلولار واقعی روی یک صفحه نمایش گرافیکی سلول ( GCD) نشان داده می شود . این وسیله این توانایی را دارد که روی یک ناحیه خاص از شبکه برای گرفتن جزئیات بیشتر آن ناحیه متمرکز شویم . مثلا برای یک سلول ، در تصویر روی ناحیه مورد نظر کلیک کرده و روی آن ناحیه متمرکز می شویم .
ب ـ مدیریت خطا :
یک اپراتور می تواند تمامی شبکه خود را با استفاده از نمایشگر موقعیت شبکه نمایش دهد و اگر خطایی در شبکه رخ دهد یک یا چندین زنگ خطر فعال می شود . و به OMC اطلاع داده می شود . آیکونهای متفاوتی برای خطاهای مخلتف وجود دارد به عنوان مثال آیکونی برای نمایش وضعیت بحرانی و آیکونی دیگر برای نمایش یک اخطار وجود دارد .
ج ـ مدیریت اجرایی :
برای برنامه ریزی کارهای بعدی قابل انجام در شبکه هر اپراتور باید کار شبکه را چک کند . برای یک اپراتور این امکان وجود دارد که آمارهایی که بر اساس اندازه گیری کوتاه مدت و بلند مدت از وضعیت شبکه دریافت کند .
باندهای فرکانسی در GSM :
کانال رادیویی :
یک MS بایک باند BS از طریق یک کانال رادیویی ارتباط برقرار می کند . یک کانال رادیویی یک مسیر رادیویی انتقالی دو طرف می باشد . هر کانال رادیویی دارای 2 فرکانس جداگانه می باشد یکی برای down link و یکی برای down link . up link به عنوالن مسیر انتقالی ار BS به MS می باشد و up link مسیر انتقالی است که از BS ارتباط برقرار می کند . و این باعث ایجاد مسیر ارتباطی fullDuplex می گردد .
طیفهای فرکانسی gsm : باندهای فرکانسی متفاوتی برای GSM900,GSMI900 , GSM1800 وجود دارد . یک اپراتور برای فرکانس ها موجود درخواست می دهد یا مانند آمریکا اپراتور ها باید باندهای فرکانسی را خریداری نمایند .
DOWNLINK
IPLINK

935-960 MHZ
890-915 MHZ
GSM 9000
1805-1880MHZ
1710 – 1785 MHZ
GSM 1800
1930 – 1990 MHZ
1850 – 1910 MHZ
GSM 1900
Duplex Distance :
فاصله فرکانسی بین یک فرکانس uplink و فرکانس down link مربوط به آن می گویند . این فاصله برای باندهای فرکانسی مختلف متفاوت می باشد .

GSM 1900
GSM 1800
GSM 900

80 MHZ
95 MHZ
45 MHZ
DUPLEX DISTANCE

جداسازی کانال :
به فاصله بین فرکانس مجاور چه در uplink و چه در down link گفته می شود . این جداسازی به منظور کاهش تداخل بین کانالها مورد نیاز است .
مدولاسیون انتقال :
در تکنولوژی GSM مدولاسیونی که به کار می رود GSMK می باشد . این مدولاسیون یک مدولاسیون دیجیتال می باشد . این مدولاسیون شبیه به psk ( فاز مدولاتور ) می باشد . کریرها فاز را بر اساس بیتهای اطلاعاتی که به مدولاتور فرستاده می شوند تغییر می دهند . اما در Gmsk هنگامی که تغییر فاز رخ می دهد برخلاف psk شکل به تند نخواهد داشت و لبه ها نرم شده هستند Gmsk پهنای باند کمتری را نسبت به MSK به دست می دهند اما مقاوت کمتری در برابر noise دارا می باشند .
مراحل برقراری ارتباط در GSM :
ارتباط MS
وقتی یک موبایل بخواهد ارتباطی برقرار و یک مکالمه داشته باشد مراحل زیر طی می شود .
1 ـ مشترک موبایل شماره مورد نظر را می گیرد .
2 ـ MSC/VLR یک پیغام که دستیابی به شبکه را درخواست می کرد ، را دریافت می کند .
3 ـ MSC/VLR چک می کند که آیا MS اجازه دستیابی به شبکه را دارا هست یا خیر . اگر چنین باشد Ms به حالت فعال می رود .
4 ـ شماره درخواستی توسط MSC/VLR آنالیز می شود و از این طریق با شبکه PSTN مقصد ارتباط برقرار می شود .
5 ـ MSC/VLR از BSC یک کانال فرکانسی آزاد تقاضا می کند . این اطلاعات به BTS سپس به MS منتقل می شود .
6 ـ فرد مقصد تماس را دریافت و ارتباط برقرار می شود .

طریقه تماس با یک MS :
تفاوت تماس به یک مشترک موبایل با تماس به یک مشترک ثابت در این است که موقعیت مکنی مشترک موبایل معلوم نیست . بخاطر همین قبل از برقراری ارتباط با آن ابتدا آن PAGE کنیم .
مراحل ارتباطی یک تلفن ثابت به مشترک موبایل به شکل زیر می باشد .
1 ـ مشترک شبکه PSTN شماره مشترک موبایل را می گیرد وGMSC تماس را دریافت می کند .
2 ـ GMSC از HLR برای دریافت اطلاعاتی که برای هدایت کردن تماس به MSC/VLR نیاز است را درخواست می کند .
3 ـ GMSC تماس را به MSC مورد نظر هدایت می کند .
4 ـ vlr , MSC را چک می کند تا LA ای را که MS در آن قرار گرفته پیدا کند .
5 ـ MSC ، ارتباط MS را با BSC و BTS از طریق فرستادن درخواست paging برقرار می کند .
6 ـ MS پاسخ می دهد .
BSC یک کانال ترافیکی را انتخاب و سپس به MS دستور می دهد تا از این کانال ترافیکی استفاده کند . MS یک سیگنال زنگ تولید و وقتی مشترک جواب می دهد ، ارتباط کامل می شود .
Handover :
در یک تماس ، BS ای که مشغول سرویس دهی به موبایل می باشد قدرت و کیفیت سیگنالهای ارسالی از سمت موبایل را تحت نظر دارد . یک نقطه بحرانی در BS برای اندازه و قدرت سیگنالها با توجه به اندازه سلولها و ناحیه تحت پوشش تعیین شده است . اگر کیفیت و قدرت سیگنالهای ارسالی از مقدار بحرانی تعریف شده کمتر باشد شبکه از BS های مجاور می خواهد قدرت سیگنال را اندازه گیری کنند . اگر در یکی از Bs های مجاور قدرت سیگنال بهتر تشخیص داده شده در این صورت یک پیغام سیگنالینگ به موبایل از طریق یک کانال صحبت ، ارسال می شود . ( از طرف bs فعلی ) و از موبایل می خواهد تا ادامه ارتباط را از طریق کانالی آزاد در سلول همسایه انجام دهد . موبایل ارتباطش را از طریق کانال جدید درون سلول جدید ادامه می دهد و هم زمان با آن شبکه تماس را به bws جدید سویچ می کند . اندازه گیری قدرت سیگنال و انتخاب سلول جدید و مناسب با قدرت سیگنال چندین دقیقه طول می کشد .
پس یا توجه به صحبتهای گفته شده داریم :
سلسله مراتب ایجاد یک تماس در شبکه GSM :
سیگنالینگ هایی که برای انجام یک تماس انجام می گیرد به شرح زیر می باشد .
1- Location updating
2- Mobile call originalion
3- Mobile call originalion
4- Autentication & ciphering
5- Call hand off
1 ـ وقتی یک موبایل به درون یا خارج از یک ناحیه سرویس دهی حرکت می کند سیستم مربوطه باید از مکان دقیق آن اطلاع داشته باشد تا بتواند تماس هایی را که برای آن وارد می شود به طرف آن ارسال کند . وقتی که یک MS از یک LA به LA دیگر حرکت می کند و یا هنگامیکه هنوز در VLR ناحیه خود ثبت نشده است ، تازه سازی موقعیت مکانی نیاز می باشد مراحل این تازه سازی برای تغییر مکان از LA به LA دیگر طبق شکل زیر می باشد :

1 ـ MS از طریق BSS و MSC یک درخواست تازه سازی موقعیت مکانی برای VLR جدید می فرستد .
2 ـ VLR یک پیغام تازه سازی موقعیت مکانی را برای HLR مربوط به MS که شامل آدرس VLR ( جدید ) و MSI می باشد ، ارسال می کند . چنانچه LA جدید توسط همان VLR گذشته سرویس دهی شود نیازی به این کار نیست .
3 ـ اطلاعات سرویس دهی و امنیتی برای MS درون VLR ریخته می شود .
4 ـ برای MS یک پیغام تحت عنوان موفقیت عمل تازه سازی موقعیت مکانی فرستاده می شود .
5 ـ HLR از VLR می خواهد که دیتاهای مربوط به MS جاگذاری شده را پاک کند .
Mobile call originaton :
در اصل وقتی که کاربر شماره را وارد می کند و کلید senal را فشار می دهد ، ms یک ارتباط سیگنالی با bss از طریق کانال رادیویی برقرار می کند . این سیگنالینگ می تواند شامل درخواست صدور مجوز و رمز گذاری باشد . هنگامی که این ارتباط برقرار شد پراسیجر call – setup اجرا می شود . اجرای این پراسیجر طبق ترتیب زیر صورت می گیرد .

1 ـ MS مبداء سرویس درخواست MSC را به MSC از طریق BSS ارسال می کند .
2 ـ MSC از VLR چک می کند که آیا MS اجازه استفاده از سرویسها را دارد یا خیر . اگر چنین باشد MSC از BSS برای اختصاص منابع مورد نیاز درخواست می دهد .
3 ـ اگر تمام مجاز باشد ، MSC ، call را به GMSC می فرستد .
4 ـ GMSC ، call را به ناحیه کاربر طرف مقابل هدایت می کند .
5 ـ ( location exchange ) LE یک سیگنال زنگ به ترمینال مخاطب ارسال می کند .
6 ـ یک جواب از ترمینال برای LE فرستاده می شود .
7 ـ سیگنال پاسخ به MS از طریق Msc مسوول که مسیر ارتباطی را کامل می کند ارسال می شود .
Mobile call termination : ترتیب نشان داده شده در پایین مربوط می شود به تماس از یک مشترک شبکه PSTN که به MS در شبکه GSM ختم می شود .
1 ـ مشترک PSTN شماره msisdn مربوط به کاربر مخاطب در شبکه gms را می گیرد .
2 ـ LE ، تماس را به GMSC مربوط به MS مخاطب هدایت می کند .
3 ـ GMSC از msisdn برای تشخیص HLR مربوطه استفاده می کند .
4 ـ VLR , HLR مربوطه را برای MS طرف مقابل و برای MSRN درخواست می کند . بنابراین تماس می تواند از طریق MSC صحیح هدایت شود .
5 ـ msm , vlr را به nlr منتقل می کند .
6 ـ Nlr هم msm را به GMSC ، تحویل می دهد .
7 ـ msm را به GMSC ، تماس را به MSC هدایت می کند .
8 ـ MSC از طریق VLR شماره LAI صحیح را برای MS درخواست می کند .
9 ـ VLR شماره صحیح LAI را آماده می کند .
10 ـ MSc ، MS را از طریق BSS مخصوص به خود page می کند . MS به page پاسخ می دهد و لینک های صحیح سیگنالینگ را انتخاب می کند .
11 ـ وقتی BSS با لینک های صحیح رادیویی ارتباط برقرار کرد MSC مطلع می شود و تماس به MS فرستاده می شود .
12 ـ وقتی MS به تماس پاسخ داد ارتباط کامل شده است .
encryption , authentication :
عمل صدور مجوز استفاه می شود تا مشترکین تقلبی از دستیابی به شبکه محروم شوند . و این عمل توسط msc/vlr و با درخواست از hc/auc انجام می شود .
برای ایجاد سدهای امنیتی در MS در هنگام ساخته شدن الگوریتم های ایجاد مجوز
( A3 ) ، ایجاد کننده کلید رمز و الگوریتم ( A5 ) encryption ریخته می شود . به این الگوریتم ها در مباحث بعدی خواهیم پرداخت . مراحل بعدی call در پایین به ترتیب ذکر شده است .
1 ـ در مرحله تازه سازی موقعیت مکانی ترمینال ، MSI , VLR را به HCR می فرستد .
2 ـ 3Hir پارامتر امنیتی ( rand , sress, ki ) را به VLR می فرستد .
3 ـ برای صدور مجوز rand , vlr , ciphering را به MS می فرستد .
4 ـ با استفاده از الگوریتم A3 که قبلا ذخیره شده و ki ای که در سیم کارت ذخیره شده است . و RAND ای که توسط VLR ایجاد شده ، MS عدد sres را محاسبه می کند و آن را به vlr باز می گرداند . با استفاده از الگوریتم a8 و KI و MS هم ke را محاسبه می کند .
چنانچه sres برگردانیده شده توسط ms با sees ذخیره شده در vlr یکسان باشد vlr نیز رابطه bts ای می فرستد که از c برای رمز کردن مسیر رادیویی ( downlink ) استفاده می کند .
Inter – Msc Hand off :
سیستمهای cellular باید قادر باشند که عمل hand off را از یک کانال به کانال دیگر انجام دهند . عمل hand off از یک کانال به کانال دیگر ممکن است به یکی از دلایل زیر رخ دهد :
– جلوگیری از قطع تلفن وقتی که مشترک از مرز یک سلول می گذرد و به سلول همسایه می رود .
– جلوگیری از سطح تداخلی عمومی
– جلوگیری از عدم تعادل ترافیکی بین سلولهای مجاور
– مهمترین معیاری که برای hand off ( از نوع جلوگیری از قطع تماس ) وجود دارد ، کیفیت سیگنال برای یک اتصال برقرار می باشد ( چه برای up link و چه برای down link )
مشابه همین ، معیار hand off برای بهینه کردن تداخلات عمومی ، کیفیت down link ، uplink در مقایسه با سلول همسایه می باشد . hand off ها برای تنظیم تعادل ترافیکی توسط BSC و MSC ها با توجه به اطلاعات جمع شده در سلولهای مختلف تحت کنترل آنها ، انجام می گیرد . چنین hand off هایی ممکن است شامل چندین ms و سلولهای درون سیستم باشند .
پارامترهایی که می توانند در تصمیم گیر در مورد hand off در 2 صورت اول مورد استفاده قرار گیرند شامل سرعت خطا در بیتها ( BER ) ، گم شدن مسیر در طول کانال رادیویی و نسبت C/I می باشد . در Gsm ، Ms اندازه کیفیت کانالهای انتقالی را بررسی می کند . همانطور که در سلولهای مجاور این عمل انجام و به یکدیگر گزارش داده می شود . ( این کار حداقل هر 1 ثانیه یک بار انجام می شود ) hand off می تواند یکی از سه نوع inter msc intea – bsc , inter bsc باشد .
مراحل اجرای hand off را می توان به صورت زیر طبقه بندی نمود :
1 ـ سخت
2 ـ به هم پیوسته
3 ـ نرم
1 ـ سخت
در این حالت موبایل در یک زمان تنها از یک کانال رادیویی استفاده می نماید . لذ ا قطع شدن ارتباط در هنگام انتقال افزایش می یابد . در این حالت لینک جدید پیشابپیش در شبکه برقرار می شود تا قطع شدن ارتباط تا جایی که ممکن است کوتاه شود . ارتباط و عبور دیتا از طریق لینک جدید بصورت همزمان انجام می شود . این امر مستلزم آن است که hand off از ابتدا تا انتهای شبکه کنترل شود یکی از امتیازات این روش این است که موبایل در یک زمان فقط از یک کانال رادیویی استفاده کند و عیب این روش این است که انتقال با تعلیق مکالمه همراه خواهد بود . ضمناً اگر موبایل به عنوان منبع اندازه گیری مورد استفاده قرار گیرد ، تمام اطلاعات مورد نیاز جهت hand off باید از طریق ارتباط رادیویی به شبکه انتقال یابد که این امر سبب بارگذاری زیادی در این ارتباط می شود . این روش در سیستم های Gsm مورد استفاده قرار می گیرد .
2 ـ به هم پیوسته :
در این نوع لینک جدید به صورت موازی با لینک قدیمی مورد استفاده قرار می گیرد و جریان data توسط موبایل روی هر دو لینک فرستاده می شود . در زمان اجرای hand off فقط لینک اصلی فعال است و در انتهای عمل H.O جریان جدیدی از اطلاعات توسط سویچینگ در سطح شبکه فعال می شود . و جریان قبلی ایستاده و لینک آن آزاد می شود . این نوع hand off مستلزم آن است که موبایل روی 2 کانال بصورت همزمان ارسال داشته باشد . ضمنا احتمال قطع مکالمه در طول فاز انتقال کمتر می شود . برای این روش اختصاص کانال دینامیکی مناسب تر از روش اختصاص کانال ثابت است .
3 ـ نرم :
این نوع hand off با سیستم CDMA کار می کند در این حالت 2 لینک و دو جریان مربوطه در یک پریود زمانی نسبتا طولانی فعال می شوند . ترمینال موبایل هم زنان به 2 ایستگاه ( یا بیشتر ) متصل می شود . دو لینک دیده شده از موبایل و شبکه مانند مسیرهایی هستند که فقط یک جریان اطلاعات را عبور می دهند . استفاده از این روش می تواند بدین گونه گسترش یابد که موبایل در حین مکالمه بتواند دائما به بیش از یک ایستگاه متصل گردد . این سیستم به MACRODIVERSITY معروف است . این روش امتیاز مهمی دارد و آن کیفیت بالای سرویس برای مصرف کننده است . اما اشکال بزرگی نیز دارد و آن باز سنگینی است که روی شبکه به وجود می آورد و این بدان علت است که سیستم به جای یک لینک چندین لینک را برقرار می نماید .
مراحل مربوط به hand over نوع سوم به شرح زیر می باشد :
1 ـ MSCA , BCSA را مطلع می سازد که MS به hand over از BTS-A به BTS-B نیاز دارد .
2 ـ MCSB , MCSA را مطلع می سازد که hand over از BTSA به BTSB در حال انجام است .
3 ـ MCSA به BSCA/BTSA فرمان می دهد که اقـدام به hand over به BTSB بکنید .
4 ـ BTSA به MS فرمان می دهد تا روی کانال مشخص شده در BRSB برود .
5 ـ MS ، BRSB را از اینکه آن روی کانال مشخص شده توسط BTSB منتقل شده است ، مطلع می کند .
6 ـ MSCB ، MSCA را از اینکه hand over انجام شده است مطلع می کند .
الف : INTRA – BSS :
در این نوع hand off هنگامیکه ارتباط موبایل با همان ایستگاه اولیه برقرار باشد اما فقط کانال رادیویی تغییر کند اتفاق می افتد . این حالت زمانی رخ می دهد که موبایل در ناحیه سرویسی ایستگاه جاری قرار داشته باشد ( قدرت سیگنال دریافتی به اندازه کافی قوی باشد ) ولی سطح تداخل در کانال رادیویی بسیار بالا باشد . ( کاهش C/I ) این نوع ho شامل ایستگاه پایه BTS و طبیعتا BSC باشد . این hand off توسط BSC پردازی نمی شود و ساده ترین نوع ho می باشد .
ب ـ inter – bss :
این نوع hand off در همان BSC اولیه انجام می شود بصورتی که موبایل ، ایستگاه پایه BTS را تغییر می دهد . و به یک BTS جدید منتقل می شود . این نوع hand off هنگامی شروع می شود که موبایل وارد یک ناحیه تحت سرویس یک ایستگاه جدید بشود . این hand off به علت کاهش کیفیت و قدرت سیگنال بین موبایل و ایستگاه مربوطه هنگامیکه ایستگاه مربوطه هنگامیکه ایستگاه مجاور لینک بهتری انجام دهد . صورت می گیرد و گاهی اوقات hand off به دلیل با زیادی BTS ها صورت می گیرد .
ج ـ inter – msc :
در این نوع hand off موبایل ، سلول ، BSC و MSC اش را تغییر می دهد . این نوع hand off حساس و آسیب پذیر بوده و انجام آن از hand off ، intra – msc مشکل تر می باشد . در این نوع hand off احتمال از دست رفتن موقت صدا و قطع تماس وجود دارد .
امنیت در شبکه GSM :
در سیستم GSM امنیت به این معنی می باشد که از شبکه در برابر دستیابی های غیرمجاز محافظت به عمل بیاید و همچنین از استراق سمع جلوگیری شود . همچنین از دستیابی غیر مجاز به شناسه و موقعیت مشترکین در هنگامیکه از شبکه خارج می شوند و یا به آن وارد می شوند جلوگیری به عمل آید . در سیستم GSM جلوگیری از دستیابی غیرمجاز توسط الگوریتم های صدور مجوز ( که شناسه مشترک را قبل از اینکه به او اجازه استفاده از سرویس داده شود ، معتبر می کند انجام می شود . جلوگیری از استراق سمع در طول ارتباط یک مشترک توسط رمز گذاری کانالهای اطلاعاتی از طریق واسطه های رادیویی ( از طریق درخواست کدینگ روی رشته های دیجیتال در مسیرهای رادیویی ) انجام می شود . برای حفاظت شناسه و مکان مشترک کانالهای سیگنالینگ ویژه ای وجود دارند که آنها هم کد شده هستند و در آنجا از TMSI به جای ISMI استفاده می شود . باید به این نکته توجه کرد که مکانیزمهای پنهان سازی تنها در مسیرهای رادیویی اعمال می شوند نه روی ساختارهای ثابت (A8) و الگوریتم ENCRYPTION ( A3 ) ( که نوعی الگوریتم برای کدینگ می باشد ) در سیم کارت توسط اپراتور های GSM قرار داده می شوند IMSI و KI در هر MS مخصوص به همان MS و یگانه هستند . الگوریتمهای A3 و A8 می تواند از یک شبکه با شبکه دیگر متفاوت باشد . اما الگوریتم encryption در تمام شبکه ها یکسان است . مرکز ACU وظیفه تمامی عملیات امنیتی را بر عهده دارد . و عملیات آن خیلی وابسته به HLR می باشد . AUC ، KI را ایجاد می کند و آنها را با IMSI ها همراه می کند و برای هر IMSI هر سه مقادیر RAND ( عدد تصادفی ) ، ( single response ) SRES و
( ciphening key ) kc را تهیه می کند HLR سپس VLR مربوط به این گروه ها را با خبر می کند و این همان VLR است که عمل چک کردن را انجام می دهد و KC را برای BSC آماده می کند تا encryption / gecryption در مسیر رادیویی انجام شود . همچنین این vlr ممکن است که سه عدد گفته شده که در vlr قبلی استفاده نشده است را در تازه سازی موقعیت مکانی دریافت کند . اپراتور می تواند در یکی از شرایط زیر پراسس ها را فراخوانی کند . در زمان ثبت ، تازه سازی موقعیت مکانی و در زمان قطع و یا وصل شدن تماس .
قبل از اینکه شبکه بتواند به user مجوز ورود به شبکه را بدهد و عمل رمز گذاری روی مسیرهای رادیویی انجام شود . شبکه احتیاج MSI متعلق به شبکه را بداند و عبور دادن MSI از یک کانال ( به عنوان مثال در هنگام ثبت یا تازه سازی مکان ) می تواند امنیت مشترک را دچار اشکال کند . برای رفع این مشکل GSM از یک شناسه موقتی برای MS استفاده می کند . یعنی شناسه موقتی (TMSI)MS که به جای MSI در هر جا که لازم باشد استفاده می شود . TSMI یک رابطه یک به یک با MSI دارد و همیشه در مسیرهای رادیویی مورد استفاده قرار می گیرد . وقتی MS به یک LA جدید حرکت می کند TMSI و LA1 مربوط به LA قبلی از طریق مسیرهای رادیویی فرستاده می شوند . پس VLR جدید می تواند از VLR قبلی در مورد شناسه واقعی MS پرس و جو کند VLR جدید سپس یک TMSI جدید را در نظر می گیرد و TMSI قبلی را لغو می کند .
TMSI می تواند تا 4 رقم باشد ( در صورتیکه IMSI تا 9 رقم می تواند باشد ) و این تعداد کم رقمها بار ترافیکی بار شده و کانارهای رادیوی را هم کاهش می دهد .
یکی دیگر از تجهیزات امنیتی در شبکه ( EIR )GSM یا رجیستر ثبت تجهیزات می باشد که سه لیست سفید ، خاکستری و سایه مربوط به شناسه بین المللی تجهیزات موبایل ( IMEL) ها در آن نگهداری می شود . و به هر موبایل یک IMEI اختصاص داده می شود . که شامل کد تصویب شده برای نوع تجهیزات ( TAC ) ، کد تجهیزات اسمبل شده نهایی ( FC ) و یک کد سریال می باشد . IMEI برای این استفاده می شود تا تجهیزات موبایل مجاز ( ترمینالهای مجاز ) را مشخص کند . بنابراین موبایلهای نامناسب با شبکه ( مانند گوشی هایی که از خارج از یک کشور وارد می شوند ) ، موبایلهای دزدی و …. نمی توانند از شبکه استفاده کنند .

فصل سوم

ـ مقدمه :
توضیح جغرافیایی واحدهای موبایل ، رفتار ترافیکی مشترکین و کیفیت مورد نیاز و پوشش جغرافیایی سرویس مورد نظر ، پارامترهای اولیه مورد استفاده در طراحی سل
( ( cell planning هستند . این رویداها اساس تهیه یک طرح غیر واقعی ( Nominal ) می باشند .
تمام طراحی سل ، ابتدا بر اساس یک طرح غیر واقعی بنا نهاده می شود . یعنی یک مدل تئوریکی که بر اساس طرح هندسی ساختار شبکه ایستگاههای گیرنده فرستنده BTS مورد نظر تهیه می شود . این طرح ابزار اولیه خوبی برای پروسه طراحی است .
شکل سلها در چنین طرحهای غیر واقعی بستگی به نوع آنتن و توان خروجی استفاده شده بوسیله هر یک از ایستگاههای BTS دارد . عمدتا دو نوع آنتن مورد استفاده قرار می گیرد . آنتهای Omni ( هم جهته ) که در تمام جهات بصورت یکسان ارسال می کند و آنتن های جهت دارد Direcyional که توان تشعشعی خود را به طرف جهت خاصی متمرکز می کند .
اگر ما دو BTS با آنتهای Omni داشته باشیم و بخواهیم که مرز بین ناحیه تحت پوشش هر یک از BTS ها مجموعه نقاطی باشد که در آنها توان سیگنال دریافتی از هر BTS یکسان باشد در این صورت یک خط مستقیم بدست می آوریم اگر ما همین روند را با برقرار کردن 6 تا BTS در اطراف یک BTS مرجع تکرار کنیم ، ناحیه تحت پوشش بدست آمده یعنی سل شکل شش ضلعی خواهد داشت .
شش ضلعی یک نوع سمبل برای نشان دادن یک سل در یک شبکه رادیویی است . با این وجود برای طراحی در دنیای واقعی ، بایستی این حقیقت را در نظر گرفت که انتشار رادیویی بستگی خیلی زیادی به ناحیه و ناهموارهای سطح زمین دارد و شش ضلعی ها مدلهای فوق العاده ساده شده ای از لاگوهای پوشش رادیویی هستند .
هنوز طرح هندسی غیر واقعی مبتنی بر شش ضلعی ها یا دیگر الگوهای هندسی ، یک بینش اولیه خوب در طراحی یک سیستم به ما می دهد .
روند کار طراحی سل :
مهندسی شبکه سلولی در برگیرنده کلیه کارهای طراحی یک سیستم رادیویی سلولی است این کارها شامل مواد زیرند که در خلال فاز اول طراحی باید مورد توجه گیرند .
1 ) هزینه ( COST ) : هر طرح و پروژه ای باید برآورد هزینه شود و اقتصادی بودن آن ثابت گردد تا قابل اجرا شود .
2 ) ظرفیت ( CAPACITY ) : بر اساس تراکم جمعیت ، میزان تقاضا و منطقه تعیین می شود .
3 ) پوشش ( Coverage ) : مساحت منطقه زیر پوشش و نقاط قابل پوشش
4 ) درجه سرویس ( GOS ) : ( Grade of service ) بیان کننده تراکم ترافیکی است و اینکه سیستم مجاز است چند درصد از مشترکین متقاضی تماس را بلوکه کند .
5 ) کیفیت صبحت (Speed of Quality ) : با چه کیفیتی سیستم اجرا شود .
6 ) قابلیت توسعه سیستم ( system growth capability ) : آینده نگری در مورد آینده پروژه و طرح توسعه آن در طرح اولیه باید مورد نظر باشد .
از فاکتورهای دیگر در مهندسی شبکه سلولار میزان تقاضا و اینکه چقدر مشترک در فاز اول و چقدر در فازهای بعدی وارد سیستم خواهند شد و چه مقدار ترافیک تلفنی را ایجاد خواهند کرد . میزان ترافیک تلفنی بستگی به رفتار مشترکین دارد . توزیع جغرافیایی متقاضیان می تواند با استفاده از اطلاعات آماری زیر بدست آید :
پراکندگی جمعیت
1 ) پراکندگی و توزیع ماشینها
2 ) توزیع سطح درآمد
3 ) اطلاعات مربوط به زمین مورد استفاده
4 ) آمار تلفن های مورد استفاده
5 ) هزینه اشتراک ، هزینه تماس و قیمت موبایلها
زمانی که اولین سیمای طرح پروژه ریخته می شود باید الگوی استفاده مجدد از فرکانس یعنی اختصاص فرکانس و تخصیص کانالهای منطقی مشخص شود . در مورد این الگو ها بعدا بصورت مشروح تر صحبت خواهد شد . بعد از این مرحله بایستی یک طرح غیرواقعی آماده شود . این طرح بر اساس محاسبات اولیه و پراکندگی متقاضیان در آ ینده مورد توجه قرار می گیرد .
اکنون پیشگوییهایی مربوط به پوشش رادیویی ، مطابق با اطلاعات پیشنهادی درباره ایستگاههای ( مختصات ، ارتفاع ، آنتن و غیره ) و محدودیتهای ایجاد شده در اثر مسئله پاشندگی زمانی ( Time Dispertion ) صورت می گیرد . برای این منو از یک نقشه دیجیتایز شده استفاده می شود . سپس از این پیش بینی ها قدرت سیگنال بعلاوه فاکتورهای C/R , C/A , C/I می تواند مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد .
بعد از انتخاب سایت های اولیه برای تعیین مناسب بودن یا نبودن سایت ، هر سایت بایستی از نقطه نظرات زیر مورد بازدید قرار گیرد .
1 ) موقعیت سایت نسبت به شبکه غیر واقعی ( Nominal )
2 ) فضا برای آنتن ها و تجهیزات رادیویی
3 ) انتشار مناسب رادیویی ( نزدیکی به موانع و غیره )
4 ) محیط رادیویی موجود دیگر
قدم بعدی طراحی یک شبکه انتقال مناسب برای ایستگاههاست این شبکه اغلب توسط یک کمپانی تلفنی و با استفاده از خطوط اجاره ای پیاده می شود اما می تواند همچنین با استفاده از یک محیط انتقال مستقل نیز اجرا گردد . در یک سیستم GSM مرز بین سلها بعلاوه فاکتورهای دیگر ممکن است توسط پارامترهای مختلف که بوسیله اپراتور ( خود سیستم ) تنظیم می شود کنترل گردند . بنابراین تنظیم و ست کردن این پارامترها برای کار طراحی سل از اهمیت خاصی برخوردار است . اندازه گیری های رادیویی شامل نصب فرستنده های آزمایشی قابل حمل ، در محل سایت های پیشنهادی و استفاده از وسیله نقیله ویژه مجهزی برای اندازه گیری قدرت سیگنال در نواحی مورد نظر ، می باشد .
این اندازه گیریها را باید روی چندین کانال ( فرکانس کاربر ) انجام داد و برای هر کانال نمونه ها با یک سرعت قابل تنظیم گرفته شود .
بعد از تنظیم پارامترهای سیستم ، فرم مربوطه به اطلاعات آماری تکمیل و در نوار مغناطیسی ( TAPE ) موجود در BSC ذخیره ( Load ) می شود .
محاسبه ظرفیت ترافیکی در هر سل :
به منظور تصمیم گیری در مورد تعداد و طرح سایت ها لازم است که تعداد مشترکین که قصد سرویس دهی به آنها را داریم ، همچنین درصد قابل قبول ، مواجه امکانات با تراکم را بدانیم .
درصد قابل قبول تماسهای بلوکه شده که تعیین کننده کیفتی سرویس می باشد به Gard of service معروف است . برای محاسبه تعداد کانالهای مورد نیاز برای سرویس دهی به یک تعداد معین از مشترکین از جداول ارلانگ استفاده می شود .
ابتدا ترافیک مورد نظر با استفاده از فرمول الارنگ یعنی A= NT/3600 محاسبه می شود . که در آن N تعداد مکالمات در ساعت و T زمان متوسط مکالمه و A ترافیک عرضه شده (ارائه شده ) از یک یا چند استفاده کننده در سیستم است .
برای مثال اگر N = 1000 و T = 120 ثانیه باشد A= 33 ارلانگ می شود .
حال می بایستی GOS را تعریف کنیم . بطور نرمال بین 2 تا 5 درصد تعریف می شود . در این مثال ما معادل 2 درصد را انتخاب می کنیم . بطور نرمال بین 2 تا 5 درصد تعریف می شود . در این مثال ما معادل 2 درصد را انتخاب می کنیم . بطور نرمال بین 2 تا 5 درصد تعریف می شود . در این مثال ما معادل 2 دصد را انتخاب می کنیم . جدول ارلانگ تعداد کانالهای مورد نیاز را به ما می دهد که در این حالت 43 کانال می گردد .
حالت های متفاوتی از مثال فوق وجود دارد . مثلاً اگر GOS را 5 درصد و تعداد کانالهای فیزیکی موجود را 30 داشته باشیم با استفاده از جدول ارلانگ 24.8 بدست می آید .
حداکثر تعداد مکالمات ممکن در ساعت
N = 750 24.8 = N.120/3600 A = N.T/3600
حال اگر مقدار ارلانگ در نظر گرفته شده هر مشترک را 50 میلی ارلانگ منظور کنیم حداکثر تعداد مشترکین در منظقه مورد نظر بدست می آید .
24.8/(0.050 E/S Ub ) = 500
هر کانال فیزیکی روی یک فرکانس از گروه فرکانسی قرار می گیرد هر سایت شامل یک گروه فرکانسی است و هر گروه فرکانسی خود شامل تعدادی فرکانس کاریر است .

جدول ارلانگ
واگذاری فرکانس و کانالهای منطقی :
Frequendy And Lgical Channel Allocation
محاسبات ترافیکی باید بگونه ای باشد که طرح سلها و فرکانسها نه تنها برای شبکه اولیه بلکه برای توسعه فازهای بعدی قابل اجرا باشد . یعنی یک شبکه اولیه باید طوری طراحی شود که با رشد ترافیکی متقاضیان مراحل بعدی نیز مطابقت داشته باشد . به عبارت دیگر میزان رشد در تقاضای ترافیک ورودی مهم و یک پارامتر در طراحی اولیه خواهد بود . از آنجا که پهنای باند مورد استفاده در GSM کم است در مناطق پر جمعیت و مناطقی که متقاضیان زیاد هستند از تکنیکی به نام Frequency Re – use یعنی استفاده مجدد از فرکانس برای افزایش ظرفیت استفاده می گردد و به منظور اجتناب از هزینه مهندسی مجدد طراحی باشد با میزان رشد تطبیق داده شود .
نسبت کاربر به تداخل هم کانال و کانال مجاور : C/I , C/A
استفاده مجدد از فرکانس یعنی استفاده از کانلهای رادیوی فرکانهاس کاریر مشابهی که مناطق مختلف جغرافیای را پوشش می دهند . این مناطق بایستی با یک فاصله کافی از یک دیگر جدا شوند بطوریکه هر گونه تداخل هم کاناله با تداخل کانالهای مجاوری که ممکن است بوجود آید در کیفیت سیستم اثر مخربی نداشته باشد .
نسبت کاریز به تداخل هم کانال : Carrier To Interference Ratio C/I
این نسبت میزان تداخل سیگنال دریافت شده خواهان ( مورد نظر ) به سیگنال دریافت شده غیر خواهان ( ناخواسته ) با همان فرکانس را نشان می دهد . عوامل متعددی در C/I دخیل هستند یعنی C/I بستگی به موقعیت لحظه ای موبایل ، ناهمواریهای زمین و اشکال مختلف آن ، نوع و تعداد موانع محلی دارد .
نوع آنتنها ، میزان جهتی بودن و ارتفاع آنتن ، موقعیت سایت ها و تعداد منابع تداخل محلی از فاکتورهای دیگر و تایر گذار روی مقدار C/I است .
نسبت کاریر به تداخل کانال مجاور : Carrier To Adgacent Ratio
در یک سل سایت ممکن است از چند گروه فرکانس استفاده گردد . هر گروه شامل چند فرکانس کریر می باشد . ین کاریرها هر کدام با 200 KHZ اختلاف فرکانس کنار هم قرار می گیرند میزان تداخل سیگنال مورد نظر با سیگنالی که به 200 کیلو هرتز اختلاف فرکانس با سیگنال مورد نظر دارد ، نسبت C/A را به ما می دهد .
نسبت کاریر به تداخل کانال مجاور
C/A بصورت اختلاف قدرت سیگنال بین فرکانس اصلی و فرکانس مجاور ( که 200 کیلو هرتز با فرکانس اصلی فاصله دارد ) تعریف می شود .
الگوی استفاده مجدد از فرکانس : Freqrency Re – use Pattern
همانگونه که قبلاً بیان شد برای افزایش ظرفیت و بدلیل کم بودن پهنای باند از تکنیک استفاده مجدد از فرکانس بهره مند می برند . از آنجا که در هر طراحی مقدار C/I نباید از حد معین کاهش یابد در نتیجه C/I یکی از فاکتورهای تعیین کننده تعداد گروههای فرکانسی ( Frequency group ) در یک سیستم خواهد بود . اگر تعداد کل کانالها را N در نظر بگیریم و درد F گروه قرار دهیم در نتیجه در هر گروه n/f کانال قرار خواهد گرفت . چون تعداد کل کانالها ( N ) ثابت است بنابراین هر چه تعداد گروههای فرکانسی ( F ) کمتر باشد در نتیجه تعداد کانالهای بیشتری در هر سایت می تواند مورد استفاده قرار گیرد . بنابراین کاهش در تعداد گروههای فرکانسی به هر سایت اجازه می دهد که ترافیک بیشتری را سرویس دهد . در نتیجه تعداد سایت های مورد نیاز برای یک بار ترافیکی کاهش می یابد با اینجال کاهش تعداد گروه فرکانسی و کاهش فاصله ای که فرکانس مجدد ، استفاده می شود . متوسط مقدار C/I را کاهش خواهد داد .
در تکنیک استفاده مجدد از فرکانس سه نوع مدل وجود دارد که در اینجا بیان می کنیم آنها عبارتند از : 3/9 , 4/12 , 7/21 در هر سه حالت سایتها از لحاظ هندسی دارای ویژگیهای زیر هستند :
سه سل ( سکتور ) در هر سایت هر سل توسط یک آنتن 120 درجه در جهت افقی پوشش داده می شود بنابراین سلها در کنار هم بصورت برگ شبدر به نظر می رسند .
– هر سل از یک آنتن فرستنده 60 درجه و دو آنتن گیرنده 60 درجه به جهت افقی یکسان استفاده می کند .
– هر سل تقریباً به شکل یک شش ضلعی است .

الگوی سلولی

الگوی سلولی

الگوی سلولی
به یک گروه از سلهای مجاور که همه کانالهای موجود در سیستم را مطابق با یکی از مدلها ( الگوها ) استفاده می کنند ، یک کلاستر CLUSTER گفته می شود .
مدل 7/21 که از 21 گروه فرکانس در یک الگوی استفاده مجدد 7 سایتی استفاده می کند .
مدل 4/12 که از 12 گروه فرکانس در یک الگوی استفاده مجدد 4 سایتی استفاده می کند .
مدل 3 / 9 که از 9 گروه فرکانس در یک الگوی استفاده مجدد 3 سایتی استفاده می کند .
لازم به توضیح است که امکان اجتناب از تداخل کانال مجاور در مدل 3/9 وجود ندارد یعنی در مدل 39 اجتناب از استفاده کانالهای مجاور در سلهای همسایه غیر ممکن است . حداق فاصله بین سایت هایی که از فرکانسهای مشابه استفاده می کنند برای هر یک از سه مدل در زیر آمده است .

از مدلهای 7/21 و 4/12 وسیع در سیستم های آنالوگ استفاده می شود همچنین در سیستمهای GSM در صورتیکه پرش فرکانس Frequency Hopping در آنها استفاده شود از مدلهای 7/21 و 4/12 استفاده می گردد .
یک بهبود در وضعیت تداخل هم فرکانس ( کانال ) در سیستم GSM این اجازه را داده است که طراحی شبکه با استفاده از تکنیک استفاده مجدد از فرکانس که قبلا امکانش برای سیستم های آنالوگ نبود امکان پذیر شود .
ممکن است الگوی 3/9 با تکنیک Frequency Hopping مورد استفاده قرار گیرد ، و یا اینکه بدون استفاده از این تکنیک ، در صورت عدم استفاده از پرش فرکانسی باید احتیاط لازم بعمل آید .

فصل چهارم :
ارتباط بی سیم

انتقال سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال :
انتقال دیجیتال شامل انتقال یک سری صفر و یک از یک نقطه به نقطه دیگر می باشد . صورت یک سیگنال آنالوگ و در نتیجه سیگنالی متداوم می باشد و برای انتقال آن به صورت دیجیتال نیاز به مدلهای AD داریم . برای انتقال دیجیتال صورت نیازمند یک تابع عملیاتی به نام ( modulation Pulse code ) PCM هستیم که شامل 3 مرحله زیر می باشد :
a ) نمونه برداری
b ) Quanization
c ) کدینگ
در مرحله نمونه برداری با توجه به نظریه نایکوئسیت باید با 2 برابر فرکانس سیگنال صوت از آن نمونه برداری کرد تا بتوان سیگنال را بازسازی کنیم . فرکانس صوت معمولی ، کمتر از 300khz می باشد و بقیه سیگنالهای موجود معمولا فرکانسی کمتر دارند و معمولا قبل از اینکه روی سیگنال صورت تاثیر گذار باشند حذف می شوند . پس با این حساب فرکانس نمونه بردرای 2*3 khz = 6 kHz ( حداقل ) می باشد . در سیستم های ارتباطی امروزه این فرکانس برابر 8khz می باشد .
در quantization با توجه به دامنه نمونه برداری تعداد سطح محدود تعریف می شود که با یک فاصله معین از یکدیگر قرار دارند که به نمونه یا مستقیما روی یکی از این سطوح قرار می گیرد و یا با استفاده از روشهای تخمین زدن به آنها سطحی اختصاص داده می شود در روش quantization یکنواخت ، فاصله بین 2 سطح برابر می باشد . در سیستم GSM ، 8192 سطح در این مرحله بکار گرفته می شود . خطاهای این مرحله می تواند با افزایش سطوح کاهش پیدا کند . هر مقدار کوانتایز شده توسط یک کد باینری نمایش داده می شود . در شبکه GSM ، 13 بیت برای 8192 سطح مورد نیاز است ، اتصال دیجیتالی که برای ارسال اطلاعات به کار می رود اتصال PCM نامیده می شود و به این تکنیک TDMA گفته می شود . و بدین معناست که هر کانال از لینک تنها در یک مدت زمان خاصی که قطاع زمانی نامیده می شود استفاده می کنند . در سیستم GSM شامل تقسیم فرکانسی به اندازه حداکثر 25 مگاهرتز می باشد و در نتیجه دارای 124 کریر می باشد که هر کدام 200 کیلو هرتر هستند یک یا چند کریر به یک BS اختصاص داده می شود که هر کدام از روش TDMA استفاده می کند که باعث ایجاد واحدهایی به نام burst می شود که حدود 15.26 MS طول می کشد و 8 تا از این واحدها یک فریم
( 4/615 ms )TDMA را تشکیل می دهند .
هر قطاع زمانی می تواند شامل یکی از 5 نوع burst باشد که عبارتند از :
1 ـ نرمال NB) ) 2 ـ تصحیح کننده فرکانس ( FB )
3 ـ هم زمانی (SB) 4 ـ دستیابی ( ab )
5 ـ نمایشی ( DB )
1 ـ نرمال NB) )
اطلاعات کانال ترافیکی و کلیه کانال کنترلی به جز RACH و SCH و FCCH طبق این فرمت ارسال می شوند .
این شامل 4 بخش است :
الف : بیت های رمز شده که 57 بیت دیتا با پالس صحبت هستند و یک بیت فلگ که مشخص می کند آیا Burst برای سیگنالینگ FACCH استفاده شده است یا نه .
ب ـ 26 بیت که همان سکانس خاصی است که متعادل کننده است و منظور بازیابی اطلاعات اصلی از آن استفاده می کند . علت اینکه این 26 بین در وسط Burst آمده است این است که کانال ارتباطی همواره در حال تغییر است . پس بهترین حالت این است که 26 بیت خاص در وسط Burst ارسال شوند تا متعادل کننده با توجه به تغییراتی که این سکانس در طول مسیر نموده بتواند مسیر را یافته و به این ترتیب اطلاعات اصلی را بازیابی کند .
ج ـ 3 بیت ابتدا و انتها (TB) که همگی صفر هستند در فرمت استفاده شده است . متعددل کننده به این 3 بین برای درک شروع و ختم اطلاعات نیاز دارد .
د ـ 8/25 بیت خالی که معادل 30 میکروثانیه می باشد بعنوان GP ( پریود گارد ) در نظر گرفته شده است . علت استفاده از آن این است که روی هر کویر ماکزیمم هشت مشترک وجود دارند که اطلاعات خویش را هر کدام در یک قطعاع زمانی ارسال می کنند . چون این مشترکین زیاد هستند بنابراین اطلاعات آنان با تاخیرهای متفاوت به ایستگاه های فرستنده ـ گیرنده خواهد رسید و حتی با تنظیم زمانی مناسب هم ممکن است اطلاعات آنها که در قطاع های زمانی پی در پی به ایستگاه می رسند تلاقی کنند . بنابراین زمان 30 میکرو ثانیه به منظور جلوگیری از تلافی فریم های متوای در نظر گرفته شده است .
2 ـ تصحیح فرکانسی :
برای تصحیح فرکانس واحد بسیار به کار می رود که توسط BIS اعلام می شود . کلیه بیتهای ثابت این فریم صفر می باشند و در نتیجه دمولاتور GMSK واحد بسیار فرکانس کریر مربوطه را استخراج خواهد کرد .
بیتهای ثابت همگی صفر هستند هک موجب می شوند مدولاتور ، کاربر مدوله نشده را در اختیار بگذارد .
TB ها و GP ها مانند نرمال هستند .
3 ـ هم زمانی :
برای هم زمانی واحد بسیار با BTS به کار می رود . که شامل فریم TDA و کد مشخصاتی ایستگاه فرستنده ـ گیرنده می باشد تکرار SB ها کانال SCH را تشکیل می دهد .
شماره فریم TDMA از یک 2715648 به طور پریود یک تغییر می کند . این تغییرات حدود 3/5 ساعت طول بطول خواهد انجامید . یکی از پارامترهای استفاده شده در عمل رمز کردن اطلاعات به هنگام ارسال همین شماره فریم می باشد .
اگر 8 کاربر روی یک کاربر اطلاعاتشان رمز شده نباشد بوسیله یکدیگر قابل استراق سمع هستند . کد مشخصاتی brs برای شناساندن BTS به واحد بسیار به کار می رود . واحد بسیار قدرت سیگنال BTS مربوط به خودش و BTS های مجاور را اندازه می گیرد و نتایج را برای BTS خودش ارسال می کند . در ضمن هنگامیکه واحد بسیار از یک PLMN وارد محدوده دیگری می شود موقعیت جدید را به اطلاع BTS می رساند از این رو لازم است اطلاعات کاملی از مشخصات ایستگاه فرستنده ـ گیرنده را داشته باشد .
4 ـ کانال دسترسی :
این نوع BRUST برای دسترسی تصادفی به کار می رود . و دارای GP بیشتری نسبت به بقیه Burst ها می باشد . چون وقتی برای اولین بار واحد بسیار با ایستگاه مرکزی ارتباط برقرار می کند و از طریق این کانال تقاضای اختصاص کانال کنترلی می نماید هنوز از میزان فاصله اش با ایستگاه مرکزی با خبر نیست پس اگر gp به اندازه کافی نباشد با اطلاعات کانال فیزیکی بعدی تلاقی پیدا خواهد کرد .
5 ـ ساختگی :
دارای فرصتی مشابه به Burst معمولی است با این تفاوت که حاوی هیچ نوع اطلاعاتی نیست و تنها در مواقعی خاص ارسال می شود .
کانال در GSM :
کانال فیزیکی : یک قطاع زمانی در یک فریم TDMA به عنوان کانال فیزیکی شناخته می شود و این با یک کانال در FDMA قابل مقایسه است . در FDMA از هر کانال فرکانسی تنها یک USER استفاده کند . در اینجا هم هر user اطلاعات خود را تنها روی یک قطاع زمانی قرار می دهد .
کانال منطقی : اطلاعات متفاوتی می تواند بین MS و BS رد و بدل شود . به عنوان مثال دیتای کاربر و اطلاعات کنترلی مربوط به آن . کانالهای منطقی متفاوتی بر اساس نوع اطلاعات ارسال شده به کار می روند . 2 نوع متفاوت کانال منطقی وجود دارد کانال ترافیکی و کانال منطقی . صحبت و Voice همیشه از طریق کانال ترافیکی ارسال می شود و کانال کنترلی به عنوان مثال برای این استفاده می شود که اطلاعات سیگنالینگ مورد نیاز برای برقراری تماس را ارسال کند .
کانال انتشاری ( BCCH ) : این کانال برای ارسال اطلاعات در PLMN از BTS به دستگاههای بسیار در سلولهای رادیویی و از طریق اتصال یک نقطه به چند نقطه مورد استفاده قرار می گیرد . همانطور که قبلاً توضیح داده شد این اصطلاح به معنای تبادل اطلاعات بین یک BTS و چندین MS می باشد . نوع اطلاعات انتقال داده شده از طریق یک BccH شامل مشخصات شبکه ، روشهای موجود مانند پرش فرکانسی و جستجوی فعال صدا و مشخصات فرکانسهای استفاده شده توسط ایستگاه مربوطه و ایستگاههای مجاور می باشد . پس در کل BCCH اطاعات مروبط به مشخصات عمومی خود سلول و اطلاعات خام مربوط به سلولهای همسایه می باشد که از طریق BTS برای MS ها در مسیر Down link ارسال می شود . Bcch شامل 2 بخش زیر می باشد :
الف : کانال تصحیح کننده فرکانس ( FCCH) :
این کانال اطلاعات مربوط به تصحیح فرکانسی را از BTS برای MS ها ارسال می کند تا آنها خود را با فرکانس کانال آن سلول تنظیم کنند . و این کانال برای ارسال یک Burst از نوع تصحیح فرکانسی مورد استفلاده قرار میگیرد تا امکان تصحیح فرکانس ارسال شده به وجود بیاید .
ب ـ کانال هم زمان کننده (5CH) :
این کانال برای ارسال BURST های هم زمانی به موبایل جهت سنکرون نمودن زمانی مورد استفاده قرار می گیرد . و اطلاعات مربوط به شماره فریم TDMA و شماره مشخص BTS مربوطه را از طرف BTS به MS ها ارسال می کنند . لذا پیغام به سادگی از طریق BCCH و زیر کانالهایش توسط BTS به تجهیزات ترمینال ارسال می شود .
کانال مشترک cccH :
این عنوان یک فرم چتری برای کانالهای کنترلی است که ارتباط بین شبکه و تلفن موبایل را برقرار می نماید و شامل کانالهای زیر می باشد .
الف ـ کانال فراخوانی PCH :
براش صدا زدن و جستجوی یک MS از طرف BTS مورد استفاده قرار می گیرد . سیگنال فراخوانی از طرف BTS های موجود در ناحیه LA مربوط به MS برای MS ارسال می شود .
ب ـ کانال دسترسی تصادفی :
(Rach) واحد بسیار از این کانال به منظور درخواست تخصیص کانال کنترلی اختصاصی spcch آنهم فقط در هنگام up link استفاده می کند این تخصیص به منظور پاسخگویی به فراخوانی bts بوده و یا به منظور دسترسی به شبکه برای ایجاد مکالمه و یا ثبت نام واحد بسیار به کار می رود . این کانال از طرف Ms برای bts مربوطه ارسال می شود .
ج ـ کانال اجازه دسترسی ( Agch ) :
bts از این کانال منطقی استفاده تا به پسغام موبایل که از طریق RACH رسیده است پاسخ دهد . با توجه به مکانیزم شروع مکالمه که توسط اپراتور شبکه انتخاب می شود . فقط در هنگام down link به موبایل یک spcch یا یک TCH از طریق AGCN اختصاص می یابد . ضمنا مشخصات کانال تخصیص یافته نیز در AGCh ذکر می شود .
کانال کنترل اختصاصی : ( DCCH)
این عنوان یه کانال کنترلی نقطه به نقطه تک جهتی است که جهت ارسال پیغامهای سیگنالینگ برای کنترل مکالمه در نرخ بیتهای متفاوت استفاده می گردد . این کانالها به 3 بخش تقسیم می شوند .
الف : کانال اختصاصی مستقل ( SDCCH) :
این کانال به منظور ارتباط سیگنالی بین MS و BTS مربوطه در ابتدای برقراری مکالمه قبل از اینکه هیچ کانال ترافیکی تخصیص نیافته باشد بکار می رود . و فقط زمانی به یک موبایل اختصاص می یابد که اطلاعات کنترلی ارسال شود . ظرفیت کانال موجود از یک SDCCH برابر 772 bit/s است که از ظرفیت یک TCH خیلی کمتر می باشد . اطلاعات کنترلی ارسال شده روی یک SDCCH شامل رجیستر کردن تصدیق هویت ثبت لحظه به لحظه ناحیه LA و اطلاعات جهت شروع مکالمه می باشد .
ب ـ کانال اختصاصی وابسته کند ( SSCCH ) :
ممکن است وابسته به کانال ترافیکی TCH یا وابسته به کانال کنترل اختصاصی باشد . این کانال همواره به موازی با یک TCH یا یک SPCCCH می باشد . از اطلاعات این کانال برای تصمیم گیری به منظور hand off توسط BSC استفاده خواهد شد . در ضمن اطلاعات مربوط به تنظیم توان خارجی و تنظیم زمانی نیز از طرف BTS به اطلاع MS خواهد رسید .
ج ـ کانال اختصاصی تصحیح فرکانسی ( FACCH) :
این کانال وابسته به کانال ترافیکی است . در هنگام مکالمه ی نلفنی زمانی که احتیاج به تبادل سریع سیگنالینگ در هنگام HO باشد 20 میل ثانیه از مکالمه ربوده شده و اطلاعات سیگنالینگ سریعا ارسال می شود . مکالمه کننده وقفه ای در مکالمه ایجاد نخواهد کرد . چون این 20 میلی ثانبه ربوده شده از صحبت توسط دیکو در تکرار خواهد شد .
مشکلات انتقال :
در این بخش در رابطه به مشکلات انتقال در شبکه GSM صحبت می کنیم .
عناصر اصلی مسیر رادیویی :
انتشار پدیده ای است که در آن سیگنالهای رادیویی فرستنده را ترک کرده و پس از عبور از میان فضا تسط انتشار پدیده ای است که در آن سیگنالهای رادیویی فرستنده را ترک کرده و پس ازعبور از میان فضا توسط آنتن گیرنده متوقف می شوند . در ابتدا اپراتورهای Ham و شنوندگان رادیویی AM می پنداشتند که انتشار تاثیری است که به یک سیگنال رادیویی اجازه می دهد که در مسافتی بیشتر از فاصله دید مستقیم بین آنتهای فرستنده و گیرنده دریافت گردد . در طول موج استفاده شده در سیستم های مخابرات بی سیم کاربر مبنای چنین تعریفی مطلوب نیست . و معمولا هم دیده نمی شود . برعکس انتشار تمامی نیروها و وقایع فیزیکی را که توان سیگنال دریافتی را تحت تاثیر قرار می دهد شامل می شود . مانند محو کنندگی چند مسیره ، بازتابش ، شبکه ، اتلاف در فضای آزاد و غیره
عناصر و پارامترهای مسیر رادیویی :
یک مسیر رادیویی مجموعه ای از تجهیزاتی است که در جهت ارسال داده در یک مکان و بازسازی آن در جایی دیگر تدارک دیده شده است . در یک مسیر رادیویی چند بولک ساختاری کلیدی وجود دارد .
گیرنده اطلاعات ورودی را گرفته آنرا جهت مدوله کردن بعضی از ویژگیها از یک سیگنال استفاده می کند . به عبارت دیگر اطلاعات را درون سیگنال رادیویی جای می دهد لذا هر جا که سیگنال بازسازی کرد اطلاعات می توانند خارج گردند .
آنتن توانی را از فرستنده می گیرد و امواج الکترومغناطیسی تولید می کند که می توانند در فضا منتظر گردند . آنتن دیگری موجها را دریافت کردن و نمونه و نسخه کوچکی از سیگنال اصلی را به گیرنده تحویل می دهد .
گیرنده سیگنالهای نامربوط را فیلتر کرده و از آنها چشم پوشی می کند و سیگنالهای مطلوب را جهت پردازش و بازسازی اطلاعات ، تقدیم می نماید .
توجه کنید که مسیر رادیویی می تواند اطلاعات را فقط در یک جهت ـ از فرستنده به گیرنده ـ انتقال دهد . اگر به ارسال اطلاعات در جهت مختلف هم نیاز داشته باشیم . مسیر رادیویی دیگری با فرستنده ، آنتن و گیرنده خـودش بـرای انجام این کار تنظیم کنیم .
نقش فرکانس در طول موج انتشار مهم است . اندازه موج رادیویی معلوم می کند که
اشیا با چه اندازه ای ممکن است آن را منعکس کنند و از چه روزنه ای می تواند بیرون بیاید .
به عنوان مثال دیشهای مایکرو ویو 2 گیگا معمولا دیشهای شبکه ای هستند که از میله های فلزی که فقط چند اینج از هم فاصله دارند ساخته شده اند . از این رو می تواند انتظار داشت که یک سیستم بی سیم در فرکانس 900MHZ نفوذ بهتری نسبت به حالت 800 نگاهرتز داشته باشد ( با قابلیت بیشتری برای ورود به ساختمانهای دارای پنجره های کوچک ، گاراژها و غیره . این اختلاف با این واقعیت که اتلاف مسیر در فرکانس 1900 مگاهرتز حدود 4db از 800 مگا هرتز بیشتر است ، تعدیل می گرددد .
مدلهای اصلی انتشار سیار :
چند مکانیزم اساسی برای انتشار سیگنال وجود داد . انتشار در یک محیط واقعی ، همیشه ترکیبی از این مکانیزم ها است . با تشخیص و درک مکانیزم اساسی ، می توان به بینشی نسبت به بهترین و بدترین شرایط مربوط به یک مسیر انتشار مورد نظر دست یافت .
انتشار در فضای آزاد :
شرایط فضای آزاد معمولا زمانی اتفاق می افتد که یک کاربر در یک جاده سر بالایی یا نـزدیک نوک یک تپه باشد و ویژگیهای ناحیه تقریبا مانع از وقـوع یک انعکاس می گردد .

باز تابش با حذف جزئی :
پرتوهای مستقیم و انعکاسی با توجه به فازشان می توانند به صورت سودمند یا مخرب ایجاد تداخل کنند . بسته به ناهمواریهای سطح بازتاب می تواند آینه ای ( نرم مثل آینه ) یا انتشاری ( شبیه بازتاب حال عادی و وقتی که مسیرها خیلی طولانی تر از ارتفاع آنتن باشد ) بازتابش تقریبا صد درصد مفید است . در این شرایط پرتو بازتابیده یک تغییر فاز 180 درجه ای را متحمل می گردد . اختلاف بین طول مسیر پرتوهای مستقیم و بازتابیده معمولا کوچکتر و غالبا به اندازه بخش کوچکی از طول موج است بنابراین پرتوهای مستقم و باز تابیده معمولا کوچک و غالباً به اندازه بخش کوچکی از طول موج است . بنابراین پوتوهای مستقیم و باز تابیده با توان تقریبا یکسان اما در فاز مخالف دریافت می شوند و این امر باعث حذف شیر سیگنال می شود .
مدلهای دیگر انتشار :
در شرایط انتشار معولی شاخص شیکت اتمسفر که در آن پرتوهای رادیویی در نزدیکی زمینی آرامتر از ارتفاعهای بیشتر حرکت می کند کاهش می یابد این تغییر سرعت با ارتفاع منجر به خمیدگی پرتوهای رادیویی می گردد . خمیدگی یکنواخت ممکن است با انتشار خط مستقیم بیان شود . اما با تغییر شعاع زمین انحنای نسبی بین پرتو و زمان بدون تغییر باقی می ماند . شعاع جدید زمین به عنوان شعاع موثر شناخته می شود و نسبت شعات موثر زمین به شعاع واقعی آن معمولا با حرف K نشان داده می شود .
مقدار میانگین k در آب و هوای معدل حدود 1.33 است با این وجود مقادیر حدود .5 تا .6 گاهاً در آزمایشگاههای واقعی اتقاق می افتد . در نواحی ساحلی حرکت سریع توده های هوا و تغییرات شدید دما و شرایط رطوبتی می تواند سبب شکست سیگنالهای رادیویی تا فواصل اساساً بزرگ تر از آنچه که در زمینهای معمولی انتظار می رود گردد . به عنوان یک نتیجه انتشار سیگنال رادیویی موبایل در خلیج ها . دریاچه ها و سایر مناطق آبی وسیع معمولا توانی نزدیک به هنگام عبور از فضای آزاد دارند . این مسایل طراحی سیستم و برنامه ریزی فرکانسی را در مناطق ساحلی پیچیده می کنند . بعضی اوقات پدیده شکست می تواند پرتوی را بین لایه های بالاتر جو و سطح زمین محبوس کند . سیگنال می تواد در طول بازتابشهای بسیار زیاد بین زمین و سطح بازتابنده دچار جهت شود و برای صدها مایل و حتی بیشتر پوشش فراهم کند . در فرکانس های سلولی این پدیده بیشتر در شرایط آب و هوایی غیر طبیعی شامل عبور جبهه های بزرگ و توده های پر فشار ، رخ می دهد .
انتشار در محیطهای واقعی :
مسیرهای واقعی انتشار تقریبا هیچ وقت بسادگی حالت های بیان شده در این مبحث نیستند . انتشار همیشه از بیش از یک حالت تاثیر می پذیرد و هر مسیر ، جغرافیایی خاص خودش را با اشیای بازتابنده و جاذب بیشتر از آنچه که بتواند مدل شود و بررسی ریاضی گردد . شامل می شود . بنابراین هنگام پیش بینی انتشار در مسیرهای جدید به سمتی سوق داده می شویم که از تکنیکهای موجود بهترین استفاده را بکنیم . این روشها عبارتند از :
عنوان شعاع موثر شناخته می شود و نسبت شعاع موثر زمین به شعاع واقعی آن معمولا با حرف K نشان داده می شود .
مقدار میانگین K در آب و هوای معتدل حدود 1.33 است با این وجود مقادیر حدود .5 تا .6 گاهاً در آزمایشگاههای واقعی اتفاق می افتد . در نواحی ساحلی حرکت سریع تودهای هوا و تغییرات شدید دما و شرایط رطوبتی می تواند سبب شکست سیگنالهای رادیویی تا وصل اساساً بزرگ تر از آنچه که در زمینهای معمولی انتظار می رود گردد . به عنوان یک نتیجه انتشار سیگنال رادیویی موبایل در خلیج ها ، دریاچه ها و سایر منطق آبی وسیع معمولا توانی نزدیک به هنگام عبور از فضای آزاد دارند . این مسایل طراحی سیستم و برنامه ریزی فرکانسی را در مناطق ساحلی پیچیده می کنید . بعضی اوقات پدیده شکست می تواند پرتوی را بین لایه های بالاتر جو و سطح زمین محبوس کند . سیگنال می تواند در طول بازتابشهای بسیار زیاد بین زمین و سطح بازتابنده دچار جهش شود و برای صدها مایل وحتی بیشتر پوشش فراهم کند . در فرکانس های سلولی این پدیده بیشتر در شرایط آب و هوایی غیر طبیعی شامل عبور جبه های بزرگ و توده های پر فشار ، رخ می دهد .
انتشار در محیطهای واقعی :
مسیرهای واقعی انتشار تقریبا هیچ وقت به سادگی حالت های بیان شده در این مبحث نیستند . انتشار همیشه از بیش ازیک حالت تاثیر می پذیرد و هر مسیر ، جغرافیایی خاص خودش را با اشیای باز تابنده و جاذب بیشتر از آنچه که بتواند مدل شود و بررسی ریاضی گردد ، شامل می شود ، بنابراین هنگام پیش بینی انتشار در مسیرهای جدید به سمتی سوق داده می شویم که از تکنیکهای موجود بهترین استفاده را بکنیم . این روشها عبارتند از :
1 ـ تشخیص شرایطی که در آن یکی از حالتهای مطالعه شده حاکم گردد و اعمال دانستنی هایمان راجع به آن حالت در جهت تخمین اتلاف مسیر .
2 ـ تشخیص مکانیزمهای مکمل اتلاف ( نفوذ ساختمان ، نفوذ وسیه نقلیه و غیره ) و اعمال این تلفات اضافی به پیش بینی ها .
3 ـ اندازه گیری جهت شناخت ویژگیهای مسیر در شرایط مشابه ( ساختار مشابه ) مدلهای ریاضی متناسب با مشاهدات برای ساختمانها ، و اعمال آنهابه شرایط جدید .
4 ـ در شرایط حاد وقتی که سایر موارد با شکست روبرو می شوند ، آزمایش واقعی فرستنده ها و اندازه گیری کارایی واقعی در مسیرهای مشخص
5 ـ تشخیص ویژگیهای خاص تجهیزات انتشار و بکارگیری هر تکنیک موجود در جهت حل مشکلات تولید و بهبود کارایی .
مشکلات انتقال :
از دست رفتن مسیر :
هنگامیکه واحدسیرا از BS دور می شود و سیگنالهای دریافتی در نتیجه این فاصله ضعیف و ضعیف تر می شود ، حتی اگر مانعی هم بین رستنده و گیرنده وجود نداشته باشد در این صورت ممکن است مشکل از دست رفتن مستمر ایجاد شود . در یک فضای آزاد و برای یک آنتن چگالی انرژی دریافت شده با مربع فاصله بین آنتهای فرستنده و گیرنده d نسبت معکوس دارد . همچنین با مربع فرکانس انرژی دریافتی هم نسبت معکوس دارد .

یعنی فرکانسهای بالاتر امکان از دست رفتن مسیر را بالا می برند . مشکل از دست رفتن مسیر در سیستم سلولی خیلی کم اتفاق می افتد . چون قبل از اینکه مسیر گم شود یک مسیر انتقالی جدید از طریق BS مشخص می شود .
Fading :
انواع مختلی از این نوع مشکل وجود دارد که در زیر درباره هر یک بحث شده است .
1 ـ از نوع طولانی و طبیعی :
مانع های خیلی زیادی مانند تپه ها و ساختمانها بین واحد یار و BS وجود دارد . این موانع می تواند یک تاثیر سایه مانند روی سیگنال گذاشته و قدرت سیگنالهای ارسالی را کاهش دهد .
وقتی واحد سیار حرکت می کند قدرت سیگنال با توجه به موانع بین فرستنده و گیرنده تغییر می کند .
2 ـ از نوع چند مسیره :
با افزایش تقاضا برای ارتباطات تلفنی موبایل ، تعداد مشترکین مخصوصا در نواحی پرجمعیت بیشتر می شوند و این مشکل فیدینگ چند مسیره را ایجاد می کند . این وقتی اتفاق می افتد که یک سیگنال بیشتر از یک مسیر را بین آنتهای فرستنده و گیرنده می پیماید . در این مورد سیگنال به طور مستقیم از آنتن فرستنده دریافت نمی شود بلکه پخش شده ( مثل انعکاس از ساختمانها ) و از چندین جهت متفاوت دریافت می شود . در اینجا سیگنالهای دریافتی مجموعه ای از چندین سیگنال هستند که همگی یکسانند و تنها در فاز با یکدیگر اختلاف دارد اندازه از دست رفتن سیگنال به سرعت حرکت واحد سیار و همچنین فرکانس ارسالی سیگنال بستگی دارد . به طور تقریبی فاصله بین 2 افت که توسط این نوع فیدینگ ایجاد می شود حدود نیمی از طول موج می باشد .
تاخیر زمانی :
این مشکل مانند فدینگ چند مسیره می باشد و سیگنالهای انعکاس داده شده از یک شی ، خیلی دو از آنتن گیرنده می باشند . این مشکل در جای پیش می آید که سیگنالهایی که با یکدیگر تداخل پیدا می کنند باعث نشوند گیرنده نتواند سیگنال درست را تشخیص دهد . ( یعنی سیگنال واقعی که منتقل شده است) .
در مثال ارائه شده ابتدا یک و سپس صفر از یک BS ارسال شده است و اگر سیگنال منعکس شده در زمان دریافت بیت صفر و همزنان با آن به واحد بسیار برسد ، بین این دو بیت تداخل ایجاد می شود .
در GSM 900 و 1800 و 1900 سرعت شبکه در واسط هایی هوایی 270 کیلو بیت بر ثانیه می باشد . یعنی سرعت انتقال یک بیت 3.7ms می باشد . و یک بیت حدود 1.1km می باشد . اگر انعکاسی از 1 کیلومتری واحد سیار اتفاق بیفتد سیگنال منعکس شده یک مسیر با 2 کیلومتر طول طولانی تر از سیگنال مستقیم خواهد داشت و این بدان معناست که سیگنال انعکاسی با سیگنالی که به اندازه بیت عقب تر از سیگنال واقعی است وارد می شود . این مشکل ، مشکل بزرگی است . اما راه حلی برای آن ارائه خواهد شد ( به آن خواهیم پرداخت )
هم ترازی زمانی :
در سیستم TDMA به واحد سیار تنها در طول مدت TIME SLOTE خود اجازه داده می شود تا به ارسال اطلاعات بپردازد . و در زمانهای دیگر ساکت بماند . در غیر این صورت با اطلاعات موبایلهای دیگر که در قطاعهای جداگانه اقدام به ارسال اطلاعات کرده اند تداخل پیدا خواهند کرد .
به عنوان مثال یک واحد سیار به BS خیلی نزدیک می باشد . و به آن TIME SLOTE با شماره 3 اختصاص داده شده است . در طی مدت تماس واحد سیار از BS ایکه به آن برای انتقال سرویس میدهد دور می شود . در نتیجه زمان رسیدن اطلاعات از BS به واحد سیار زیادتر و در نتیجه پاسخ واحد سیار نیز برای ارسال به مدت زمان طولانی تری نیاز پیدا خواهد کرد . در نتیجه تاخیر آنقدر زیاد می شود که واحد سیار به جای قطعا 3 از قطاع 4 برای ارسال اطلاعات استفاده کرده و باعث خرابی سیگنال موجود در آن می شود .
طرح هایی برای حل مشکلات انتقال :
کدینگ صحبت : در کدینگ PCM هر کانال صحبت با سرعت 64 کیلو بیت بر ثانیه انتقال را انجام می دهد . پس 8 کانال 5/3 kb/s سرعت خواهد داشت . این سرعت خیلی زیاد است . از کدینگ صحبت استفاده می شود تا سرعت را کاهش دهند و از تداخل جلوگیری کنند .
این امکان وجود ندارد که خود صحبت یا سیگنال دیجیتال را منتقل کنند . به همین علت به جای آن اطلاعات مربوط به سرعت را منتقل می کنند . مراحل انجام این را در زیر آمده است :
صحبت آنالوگ توسط یک A/D به دیجیتال تبدیل می شود .
سپس به سگمنتهای 20 میلی ثانیه ای تبدیل می شود که به کادر داده می شود تا روی آن تحلیل انجام شده و سرعت کاهش پیدا کند . کدینگ صحبت یک کیفیت مناسب را در سرعت ایجاد و سرعت را تا حدود 13 kb/s می رساند .
نتیجه به فرم دیجیتال کد می شود . ( رشته ای از صفر و یک )
حروف می توانند به دو دسته صدا دار و بی صدا تقسیم شوند . حروف با صدا می توانند توسط یک فیلتر خاص که توسط پالس تغذیه می شود مدل شوند . در حالیکه ساختن حروف بی صدا می تواند به عنوان یک ایجاد کننده نیز در نظر گرفته شود . از آنجایی که مدل کردن صحبت دارای سرعت کمی می باشد پارامترهای فیلتر که به عنوان اجزای صحبت به کار می روند حدود 20 میی ثانیه ثابت باقی می مانند در طرف دیگر انتقال یک فیلتر h مورد نیاز است که کار معکوس فیلتر مدل کننده صورت را انجام می دهد . تابع تحلیل کننده در کد کننده صحبت پارامترهای فیلتر h را محاسبه می کند .
پارامترهای خروجی سپس از طریق هوا منتقل شده در سمت گیرنده صدا با کیفیتی خوب تولید می شود .

WAVE CODER ( کد کننده موج ) :
چنانچه سرعت زیاد مورد قبول باشد کیفیت خوب صدا می تواند از این روش بدست آید . کد کننده موج یک کد کننده PCM با سرعت 64 kb/s است که استانداردی برای شبکه های تلفنی ثابت می باشد .
چنانچه از تصحیح بین نمونه های پشت سر هم استفاده شود سرعت به اندازه دلخواه می تواند کاهش پیدا کند . پیشرفته ترین مدل کد کننده موج می تواند صدایی برابر با کیفیت صدای pcm با سرعت 64 KB/S را تولید کند . ( در صورتی که خود دارای سرعت 16 kb/s برسد کیفیت صدا به شدت کاهش پیدا خواهدکرد .
vocoder :
اساس
vocoder ها بر پایه مدل ساده شده تابع مدل کننده صوت می باشند . این کار استفاده از سرعت انتقال کمتر را ممکن می سازد . به هر حال این مدل ساده شده ساختار دقیق صحبت را ایجاد نمی کند . در اینجا صحبت مدل شده دارای تنی ترکیبی و متالیک می باشد و همچنین تشخیص صدای صحبت کننده ( سخنگو مرد است یا زن ) مشکل می باشد . با اینکه توانایی فهم مطلبی که گفته شده وجود دارد .
کد کننده هیبرید :
این کد کننده از ترکیبی از vocoder و کد کننده موج ها ایجاد شده اند . اما دارای پیچیدگی بیشتری هستند . این روش به خاطر محدودیت فرکانسی که دارا می باشد در شبکه های موبایل بسیار کارا می باشد . یک فرکانس کارکا به دست نمی آید مگر اینکه سرعت تاحدود 16 kb/s کاهش پیدا کند . کد کننده های تعریف شده برای GSM حدود 13 kb/s هستند . بیتهایی که در کد کننده ایجاد می شوند به 3 دسته تقسیم می شوند . ( با توجه به اهمیتشان در صبحت ) که هر کدام از آن ها در کدینگ کانال به کار می روند .
کدینگ کانال :
در انتقال دیجیتال کیفیت سیگنال انتقالی بر حسب تعداد بیتهایی که صحیح دریافت می شوند سنجیده می شود . به این امر سرعت خطار در بیت ( BER) می گویند . BER بیان می کند چه درصدی از تمامی بیتهای دریافتی غلط تشخیص داده شده اند . و این درصد باید تا حد امکان کم باشد . اما امکان صفر شدن این درصد وجود ندارد . چون مسیر انتقالی دائم تغییر می کند . این بدین معناست که باید برای تعداد خطاها حدی وجود داشته باشد . و در همین زمان قابلیت دوباره ذخیره کردن اطلاعات و یا حداقل تشخیص خطاها را داشته باشیم . بنابراین خطاها و غلط ها به عنوان بیتهای درست تقسیر نمی شوند . این آرم مخصوصا در زمان انتقال دیتا مهم است . اما در صحبت BER بیشتری قابل قبول می باشد .
کدینگ کانال برای تشیص و تصحیح خطا در یک رشته بیت استفاده می شود . در این کدینگ بیتهای بیشتری برای جداسازی اطلاعات به کار می رود . که در نتیجه تعداد بیتهای بیشر با امنیت بیشری انتقال می یابند .
کدهای کنترل خطا می تواند به دو دسته تقسیم شود .
الف ) کدهای بلوکی
ب ) کدهای حلقه ای
در کدهای بلوکی تعداد چک بیت به اطلاعات افزوده می شود . در این نوع کدینگ تعداد چک بیتها به بیتهای اطلاعاتی موجود در بلوک پیغام بستگی دارد .
در کدینگ حلقوی با توجه به ارقام و بیتهای بلوک اطلاعاتی یک بلوک کد شده جدید . ایجاد می شود . قبلا گفته بودیم که صحبت ابتدا دیجیتایز می شود و سپس به سگمنتهای 20 میلی ثانیه ای تقسیم می شود و کد کننده های صحبت اطلاعات را به صورت زیر ارسال می کنند :
50 بیت برای اطلاعات خیلی مهم 30. بیت برای اطلاعات مهم و 78 بیت برای اطلاعاتی که زیاد مهم نیستند . 3 بیت پریتی هم به 50 بیت اول اضافه می کشود . این 53 بیت به اضافه بیتهای مهم به اضافه 4 بیت دیگر به 378 بیت کدینگ شده به روش حلقوی اضافه می شوند . و بقیه بیتها دست نمی خورند .
INTERLEAVING :
اغلب خطاهای بیت همیشه در BURST ها اتفاق می افتد و این به خاطر این است که LONGFADING روی چندین بیت متوالی اثر می گذارد . متاسفانه کدینگ کردن کانال
بیشترین بخش تاثیر پذیر در تشخیص و تصحیح خطاهای واحد و خطاهای کوتاه و BURST ها می باشد در روش INTERLEAVING بیتهایی را که در یک پیغام کنار هم هستند را از یکدیگر جدا می کنند و با یک روش غیر ترتیبی ارسال می شوند . این کار باعث می شود که اطلاعات خروجی نیز از یکدیگر جدا باشند . مثالی از این روش در زیر بیان می شود .
یک بلوک پیغام شامل 4 بیت را در نظر بگیرید . گرفتن هر بلوک و گذاشتن آن در یک بلوک چهار تایی ایجاد یک فریم می کند . و در هنگام انتقال نیز بیتهای هم شماره با هم ارسال می شوند . مثلا انتقال فریم بیتهای یک و ….
در طی عمل انتقال اگر فریم شماره 2 گم شود چنانچه از INTERLEAVING استفاده نشده باشد تمام بلوک پیغام از بین خواهد رفت . اما چنانچه از این روش استفاده شود تنها بیت دوم از هر پیغام گم خواهد شد .
با استفاده از دوباره کدینگ کردن کانال می توان دوباره بلوک را بازسازی کرد . کد کننده کانال برای هر 20 میلی ثانیه از صحبت 465 بین ارائه می دهد و با استفاده از روش INTERLEAVING این 456 بیت به 8 بلوک 57 بیتی تبدیل می شود .

سطح دوم INTERLEAVING :
دریک BURST نرمال فضا برای 57 × 2 بیت وجود دارد . از یک فریم صحبت
57 × 2 بیت گرفته شده و آنها را در BURST های یکسان قرار می دهند . در این حالت 25 درصد این BURST ها از دست می رود . و این برای کدینگ کانال خیلی زیاد می باشد . که بتواند آن را تصحیح کند . یک روش برای حل این مشکل استفاده از سطح دوم INTERLEAVING می باشد .

FREQUENCY HOPPING :
همان طور که قبلا بحث شد در فیدینگ چند مسیره FADING PATTERN ها به فرکانس سیستم وابسته هستند . این بدین معناست که فیدینگ ها در مکانها و فرکانهای متفاوت اتفاق می افتند . برای بهره برداری از این حقیقت سیستم فرکانسی CARRIER را بین تعدادی از فرکانسها در طی یک تماس تغییر می دهد . و اگر تنها یکی از این فرکانسها DIP FADING را ایجاد کند تنها یک FRACTION از اطلاعات مفقود می شود . و با کمک پردازش روی سیگنالها این اطلاعات می تواند دوباره ذخیره شود .

فصل پنجم

general pachet radio service (GPRS) :
GPRS سرویس جدید GSM است که دستیابی به بسته های رادیویی را برای کاربران موبایل GSM امکان پذیر می سازد . هدف اصلی GPRS ، ذخیره سازی منابع رادیویی در زمانیکه دیتایی برای ارسال است ، می باشد .
موضوع اصلی GPRS ، ارائه پیشنهاد اتصال با شبکه های استاندارد دیتا مانند TCP IP ، و شبکه CLNP برای کاربران موبایلی است که از اتصال packet – switch استفاده می کنند ، در حالیکه شبکه GSM به صورت بدیعی ، برای ارائه صدا ، Circuit – switch و برقراری نشست های دیتا طراحی شده است . زیر ساختار شبکه packed – oriented ( بسته گرای ) GPRS عناصر جدیدی کارکردی را معرفی می کند و در کنار آن مفهوم مدیریت سیار تغییر می یابد ، بهره برداری متعددی بین عناصر GSM و سرویس GPRS وجود دارد .
به طور مثال ، در لایه فیزیکی ، منابع air می تواند مورد استفاده مجدد قرار گیرند و یا در یک زمان و در حامل رادیویی مشابه ، time slot ها می توانند برای استفاده هر دوی GSM و GPRS ذخیره شوند .
بیشترین سودمندی ، به کار گیری منابع از طریق استفاده روشهای دینامیکی تسهیم شده بین Circuit – switch کانالهای GPRS است . در مدت برقراری مکالمه Circuit – switch زمان کافی برای از پیش تخیله کردن منابع GPRS برای حق تقدم مکالمات Circuit – switch وجود دارد .
خواص GPRS بیشمار است . از این طریق ، نه تنها سرعت ارسال داده ها از 9/6 کیلو بیت بر ثانیه فعلی به بیش از 170 کیلو بیت بر ثانیه خواهد رسید ، بلکه این امکان را فراهم خواهد آورد که مشترکان بتوانند به منبع اطلاعاتی مورد نظر متصل بوده و دیگر نیازی به برقراری ارتباطات متعدد ، مانند آنچه که در سیستم های Circuit – switch موسوم است ، نداشته باشند .
یکی از کاربردهای GPRS ، اخذ اطلاعات از اینترنت است ، اما بدین منظور باید فن سالاران اینترنت با یکدیگر و با سازندگان دستگاههای همراه ، همکاری کنند ، زیرا که صفحات " وب " و زیان اینترنت به صورت فعلی آن قابل استفاده برای ترمینالهای همراه نمی باشد . از این رو باید پروتکلی ، وساطت کند و این پروتکل ،
( ( wireless Application protocol_ WAP ، نام دارد .
2 ـ 1 ـ نیازهای عمدهدر زمان استاندارد شدن GPRS عبارتند از :
– استفاده موثر از منابع رادیویی کمیاب
– عرضه سرویس با قابلیت انعطاف بالا و قیمت ارزان ، برای کاربر
– برقراری سریع و زمان دسترسی
– حمل کار آمد و موثر بسته ها در شبکه GSM
– قابل اتصال به شبکه های دیگر
– با هم بودن GSM و GPRS یعنی موجودیت با هم بدون اختلال و مزاحمت استفاده مجدد کا رکردهای شبکه GSM تا حد امکان ( مفهوم REUSE )
و یه طور کلی هدف از داشتن GPRS به طور کارآمد ، یکپارچه سازی درون سیستم GMS می باشد . کارکدرهای استاندارد GMS باید همچنین برای GPRS هم مورد استفاده قرار گیرد .
معماری GPRS :
GPRS ، در واقع سرویس حاملی از باند شبکه دیتا به ایستگاه موبایل GPRS را فراهم می آورد . کاربران سرویس حامل بسته های نرم افزاری ، لایه شبکه عمومی مانند CLNP,IP و X.25 هستند . در مقایسه با معماری GSM ، دو عنصر جدید معرفی شده است تا اینکه مد ارسال بسته ای end – to – end را تولید کند .
GPRS ، دو سرویس را فراهم می آورد که عبارتند از :
( point – to – point ) PTP
(point – to – multipoint ) PTM
ارسال و مسیر یابی بسته ای مستقل در شبکه ( public land mobile network ) PLMN توسط گره شبکه لاجیکی جدید که به آن (GPRS suppott node ) GSN می گویند ، حمایت می شود . GSN عنصر اصلی زیر ساختار GPRS می باشد . GSN مانند یک مسیریاب متحرک عمل می کند که اتصال و interworking با شبکه های متنوع دیتا ، مدیریت سیار همراه با رجیستر های GPRS و تحویل بسته های دیتا به ms ها و پروتکلهای کاربردی را فراهم می سازد .
گره GSN عبارتند از :
( gateway GPRS support node ) CGSN
(serving GPRS support node ) SGSN
CGSN ، به مانند یک واسط لاجیکی به شبکه های داده بسته ای خارجی فعالیت می کند .
SGSN ، وظیفه تحویل بسته ها را به MS ها ، در ناحیه خود سرویس بعهده دارد .
مدهای ایستگاه موبایل
– مد GPRS idel ( مدد GSM idel نرمال ) . در این مد MS بر GPRS ، Log on نیست .
– مد GPRS standby ( در این مد ، ms بر GPRS ، Log on شده است . فضای مسیر یابی را ms شناخته شده است .
– مد GPRS Active ( در این مد ، کنار رادیویی اختصاصی ، واگذار می شود و time slot های ذخیره ، درخواست می شوند و موبایل امکان دانستن اینکه کدام cell ( سلول ) معین را به شبکه می دهد ، دارد .
موبایل در مد Standby است که از شبکه ، بسته ها را دریافت می کند . در logon ، مفهوم GPRS ، برقرار می شود و بدین مفهوم می باشد که درخواست GGSN ، درخواست شناسایی موبایل و فضای مسیریابی ( محل فعلی ) ، از رجیستر GPRS آن-جام می شود . همچنین مراجعه به از SGSN شناخته می شود .
وقتی موبایلی در مد ACTIVE است ، برای پریود زمانی معنی ، بدون دریافت و ارسال بسته ای است ، ناچار به مد STANDBY تغییر وضعیت می دهد و در نتیجه منبع رادیویی را آزا می کند .
به طور مثال اگر ارسال کننده بسته ها در شبکه Lan می گذرد . از طریق یک مسیریاب (router) خارج از PSPDN به GGSN می رود . زمانیکه بسته به GGSN می رسد ، وظیفه GGSN ، آن است که آن بسته را از نظر اینکه دارای مفهوم GPRS برای موبایل باشد ، بررسی کند . ( موبایل به GPRS ، Log on بده است یا نه ) اگر موبایل در مد GPRS – Idle باشد ، مخابره بسته پذیرفته نمی شود . اگر موبایل در حالت Standby یا active باشد GGSN ، پکت ( بسته ) را در فرمت کپسوله شده به GSN ، یعنی نجاییکه دی کپسوله شود ، هدایت می کند . در هنگامی که موبایل ، در مد Standby می باشد ، SGSN از مرکز سویچینگ موبایل Mobile ( MSC ) به منظور انجام عمل فراخوانی GPRS برای موبایلی که در ناحیه مسیریابی است . درخواست می کند تا سلولی را که موبایل در آن تعیین شده ، پیدا کند و هنگامیکه سلول اختصاص داده شده ، معین شد ، موبایل در مد Active ثبت می شود . سپس مسیر در تمام گره ها برقرار می شود و پکت از SGSN از طریق MSC و BSC به BTS می رود . time slot , BTS ای را بر PDCH رزرو کرده و پکت را در جریان پروتکل ، کپسوله می کند و آن را به موبایل ارسال می نماید . اگر دیتا ، به طور صحیح دریافت شود . موبایل بسته را دی کپسوله کرده و آنرا به طور مثال ، برای اتصال Laptop به جلو می راند .
برای تمامی بسته های متوالی که در یک پریو زمانی معین ، شروع به ارسال می کنند ، موبایل در مد active ، نگه داشته می شود و در نتیجه هنگامیکه ms ، سلول را تغییر می دهد ، شبکه به روز درآورده می شود . ( Update ) مسیر شناخته شده است و هیچ فراخوانی جدیدی مورد نیاز نمی باشد . بنابراین بسته ها ، تونل خواهند زد و یکراست به موبایل می روند .
packet data channel ( PDCH) :
GPRS ، می تواند بر اساس نوع جدیدی از کانال رادیویی لاجیکی ، برای داده بسته ای، بهینه شود . این کانال رادیویی لاجیکی ، PDCH نام دارد . بهینه سازی هر کانال PDCH ، بنا به محدودیت های اجرایی که در GSM معین می شود ، انطباق سازی بین GSM و GPRS را بر روی لینک رادیویی ، ممکن می سازد .
هماهنگ کردن GPRS با رفتارهای متفاوت آن در سیستم GSM موجود ، بدون نزول کارایی مکالمه آن بسیار وظیفه دشواری است . بعلاوه ، صدا ( یا دیتای circuit – switched ) و سرویسهای دیتای بسته ای در مورد منابع طیفی یکسان ، در حال رقابت می باشند .
واسط air برای بدست آوردن یک فرانمای بهتر ، باید متحمل امتحان بشود تا اینکه ظرفیت بالای ممکن و بدون متاثر کردن دیگر سرویسها در GSM بدست آورد .
پیشنهادات بسیاری برای اینکه چگونه PDCH پیاده سازی شود ، وجود دارد .
مثلا سلولی که GPRS را حمایت می کند می تواند به یک یا بیشتر از یک PDCH که از مخزن مشترک کانالهای فیزیکی قابل دسترس برای سلول بدست آورده شده است ، اختصاص داده شود و در غیر اینصورت ، برای کانالهای ترافیک TCH مورد استفاده قرار می گیرد .
نیاز برای استفاده بهینه از منابع طیفی رادیویی کمیاب ، آمیزه ای از کانال TCH و کانال PDCH که به صورت دینامیکی قابل تعویض شدن می باشند را ضروری ساخته است .
نواحی مسیر یابی ( Rorting areas )
نواحی تعیین محل ( Location area) در GPRS ، مورد استفاده قرار نمی گیرد . ناحیه جدیدی تعریف شده است که به ناحیه مسیریابی موسوم است . این ناحیه شامل یک یا تعدادی از سلولها می باشد اندازه این ناحه به صورت عادی از این ناحیه تعیین محل ، کوچکتر است . ناحیه مسیریابی برای موبایلهای داده بسته ای به روز درآورده می شود ) مورد استفاده قرار می گیرد تا کمترین تاثیر را بر روی شبکه بگذارد .
Home GSN ( HGSN )
تمامی ترافیک بسته ها از HGSN می گذرد . HGSN به حدود آدرسهای پروتکل داده بسته ای وابسته است . در نتیجه ، هر آدرس دارای یک نقطه ثابت در شبکه GPRS می باشد . SGSN ها فقط دارای اتصالی مستقیم با یک HGSN که خود دارای اتصالی با بسیاری GGSN است می باشند .
پکت های سر چشمه از موبایل
موبایل ، بسته IP را توسط درخواستی بدست می آورد . سپس در خواستی مبنی بر ذخیره کانالی را می نماید . سیستم بوسیله ذخیره timeslot ها پاسخ می دهد . دینا در timeslot های ذخیره شده ، انتقال می یابد و اگر مقدار قابل توجهی دیتا به صورت صحیح دریافت شود به اعلام وصول مثبتی از BTS منتج می شود دیتا بواسطه پروتکل لینک air دی کپسوله شده و به SGSN بسته را در پروتکل ارسال کپسوله کرده و آن را به GGSN می فرستد . بسته در آنجا دی کپسوله شده ، آدرس و پروتکل ، بررسی می شـود . سپس بسته می تواند از طریق PSPDN و مسیریاب به گیرنده LAN فرستاده شود .
سرویسها
در GPRS ، چهار سرویس مختلف تعریف شده است که عبارتند از :
– سرویس بدون اتصال نقطه به نقطه
– point – to – point connectionless service
– سرویس اتصال گرای نقطه به نقطه
– point – to – point connection oriented service
– سرویس چند تایی نقطه به چند نقطه
– point – to – Multypoint Multicast service
– سرویس مکالمه گروهی نقطه به چند نقطه
– point – to – Multypoint Group Call service
سرویسهای نقطه به نقطه ، سرویهاس نرمالی بین دو کاربر می باشند .
توسـط سرویسهای Multicast ، یک بسته ، به چند موبایل دیتای بسته ای ارسال می شود .
پروتکلهای GPRS
یکی از ویژگیهای مهم GPRS این است که قادر به فراهم آوردن یک اتصال فوری با گذردهی بالا است . کاربردهایی بر اساس استاندارد پروتکلهای دیتا مانند IP و X.25 را هم پشتیبانی می کند . تدر GPRS چهار کیفیت سرویس ( Qos) متفاوت ، پشتیبانی می شود . برای پشتیبانی از کاربردهای دیتا ، GPRS تعداد زیادی گره های شبکه را مورد استفاده قرار می دهد و علاوه بر آن ، گره های شبکه GSM – PLMN نیز مورد استفاده قرار می دهد . این گره ها ، مسئول مسیر یابی ترافیک و دیگر کارکردهای درون شبکه ای با شبکه های دیتای packet – switch خارجی ، تعیین محل مشترک ، انتخاب سلول ، به جلو راندن و کارکردهای دیگری که یک شبکه بافت سلولی نیاز به بهره برداری دارد ، می باشد . جدا از این پروتلکها ، GPRS از پروتکل GSN -SMS و پروتکل GSM – MM که به آن GMM ، نیز می گویند ، استفاده می کند .

قسمتهای مختلف پروتکل GPRS ، به شرح زیر می باشد :
– NS
– BSSGP
– GTP
– LLC
– SNDCP
– دیاگرام ، پروتکلهای GPRS را در رابطه با پروتکلهای تلفنی دیگر و مدل OSI نشان می دهد .

Net Wotk Service NS
NS ( سرویس شبکه ) ، مسئول انتقال ( NS – service Data Unit) بین SGSN و BSS است . سرویسهای تهیه شاهد برای کاربر NS شامل موارد زیر است :
– انتقال SDU سرویس شبکه . NS نخستین های سرویس شبکه را که اجازه مخابره ( ارسال و دریافت ) از واحدهای دیتای پروتکل لایه بالا را دارند ، بین BSS و SGSN فراهم می کند .
– NS-SDU ها توسط سرویس شبکه NS ارسال می شوند ولی تحت شرایط استثنایی ، مجاز به نگهداری هم می باشند .
– نشان تراکم شبکه : عملکرد کنترل بهبود تراکم می تواند توسط سرویس زیر شبکه انجام شود ( مثل Frame Relay ) مکانیزم های گزارش تراکم که قابل دسترسی در اجرای سرویس زیر شبکه می باشند توسط ns برای گزارش تراکم مورد استفاده قرار می گیرند .
– نشان وضعیت : نشان وضعیت به منظور آگاه کردن کاربر NS از اثر وقایع NS مورد استفاده قرار می گیرد . به طور مثال تغییر در قابلیت ها و توانایی های انتقال موجود .
ساختار NS – PDU
Base station system GPRS protocol BSSGP
سرویس شبکه (NS ) ، PDU های ( packet dta unit) پروتکل GPRS را بین BSS وSGSN انتقال می دهد کارکردهای اصلی BSSGP شامل موارد زیر است .
– تدارک و تهیه اطلاعات مربوطه رادیویی که بوسیله کارکرد RLCMAC ، برای BSS ، توسط SGSN مورد استفاده قرار می گیرد . ( در down link )
– تدارک و تهیه اطلاعات مربوطه رادیوی که از کارکرد RLC/MAC برای SGSN که توسط BSS ناشی می شود . ( در Uplink )
– تدارک وظیفه مندی به منظور توانا ساختن دو گره برتر فیزیکی ، SGSN و BSS برای اداره کارکردهای کنترل مدیریت گره .

ساختار BSSP – PDU
GPRS Tunnelling protocol GTP
پروتکل تونلینگ GPRS ، پروتکلی است بین گروههای GSN در شبکه GPRS backbone ، پروتکل تونلینگ GPRS برای هر دو واسط Cn و Cp تعریف شده است .
– واسط Cn : این واسط بین GSN های یک PLMN است .
– واسط Cp : این واسط بین GSN های یک PLMN های متفاوت است .
GTP در UDP کپسوله می باشد . GTP ، مجاز است بسته های چند پروتلکه را از طریق backbone GPRS مابین گرههای پشتبانی GPRS یعنی GSN ها تونل سازد .
در سطح سیگنالینگ ، GTS ها تونل سازد .
در سطح سیگنالینگ ، GTS ، کنترل تونل و پروتکل مدیریت را مشخص می کند تا کدام یک به SGSN امکان دسترسی به شبکه GPRS ، برای سیگنالینگ MS که به منظور ساخت و تغییر وحذف تونلها استفاده می شوند . فراهم می سازد .
در سطح انتقال ، GTP ، با استفاده از مکانیزم تونلینگ ، سرویسی برای انتقال و حمل بسته های دیتای کاربر فراهم می آورد .
انتخاب مسیر ، وابسته به این موضوع است که آیا دیتای کاربر که تونل شده است در یک لینکگ قابل اطمینان ، ضروری است یا خیر .
پروتکل GTP فقط توسط SGSN ها و CGSN ها اجرا می شود . هیچ سیستم دیگری نیاز به آگاهی از GTP ندارد .MS های GPRS بدون آگاهی از GTP به SGSN متصلند . به نظر می رسد که آنجا که گروه به گروه ، ارتباط بین SGSN ها و GGSN ها ، خواهد بود .
یک SGSN ، قادر به تهیه سرویس برای تعدادی GGSN است . یک GGSN منفرد ، قادر به پیوستن با تعدادی SGSN است تا ترافیک را به تعدادی بسیار زیاد از ایستگاههای موبایل گوناگون جغرافیایی تحویل بدهد .
سرآمد GTP ، دارای فرمت ثابت 16 اکتت است که برا تمام پیامهای GTS قابل استفاده است .
Logical link control layer protocol for GPRS LLC
پروتکل لایه کنترل لینک لاجیکی برای GPRS به منظور انتقال بسته دیتا بین ایستگاه موبایل (MS) و SGSN مورد استفاده قرار می گیرد .
LLC ، از MS به SGSN پوشش می دهد و برای استفاده از انتقال هر دوی دیتای مورد قبول و یا دیتای غیر قابل قبول بیان شده است .
فرمت های فریم تعریف شده برای LLC بر اساس فرمت های فرم تعریف شده برای LAPD و RLP است . اگر چه تفاوتهای بسیار مهم بین LLC و پروتکلهای دیگر موجود است . بخصوص با توجه به روشهای محدود کننده فریم و مکانیزمهای فرانمایی ، این تفاوتها برای تفکیک پذیری از مسیر رادیو ، ضروری می باشد . LLC دو مد عملکرد را پشتیبانی می کند .
– عملکرد peer – to – peer مورد تایید
– عملکرد peer – to – peer تایید نشده
sub- Network Dependant convergence protocol SNDCP
SNDCP از سرویسهای تهیه شده توسط LLC و زیر لایه مدیریت نشست
( session mamagment) استفاده می کند . SNDCP در IP یا X.25 تقسیم می شود .
کارکردهای اصلی SNDCP عبارتند از :
– فشرده سازی و منبسط کردن داده کاربر
– فشرده سازی و منبسط کردن اطلاعات کنترل پروتکل
– بخش کردن ( segmentation ) واحد دیتای پروتکل شبکه در LL-PDU و اسمبل کردن مجدد LL- PDU ها در N-PDU .
– مالتی پلکس کردن تعداد زیادی (packet data protocol ) PDP
معماری پروتکل های GPRS
صفحه انتقال ( فرافرستی ) پیشنهاد شده لایه شبکه را مطابق با سازمان بین المللی استاندارد سازی مدل مرجع اتصال داخلی سیستم های بار ( ISO/OSI) نشان می دهد .
بالای لایه شبکه ، پروتکلهای استاندارد شده گسترده ای می تواند استفاده شود . انتخاب این پروتکلها ، خارج از قلمرو مشخصات GPRS است .
بین دو GSN ، پروتکل تونلینگ GPRS (GTP ) ، PDU ها را از شبکه GPRS backbone توسط اطلاعات فزوده مسیریابی ، تونل می کند . زیر GTP ،
( ptotocol Transmssion control protocol / user datagram ) TCP/UDP و (internet protocol) IP به مانند پروتکلهای لایه شبکه GPRS badkbone مورد استفاده قرار می گیرد .
اترنت ( Eternet ) ، ISTN و ATM می تواند در زیر IP به طور وابسته با معماری شبکه اپراتور مورد استفاده قرار گیرد .
بین SGSN و MS پروتکل SNDCP ، مشخصات پروتکل سطح شبکه را بر روی زیر لایه کنترل لینک لاجیکی نگاشت می کند و کارکرد هایی شبیه مالیت پلکسینگ پیامهای لایه شبکه بر روی اتصال لاجیکی واقعی ، پنهان کردن ، سگمنت کردن و فشرده سازی را فشرده سازی را فراهم می آورد .
مخابرات رادیویی بین MS و شبکه GPRS کارکردهای لایه لینک داده و لایه فیزیکی را پوشش می دهد .
بیـن MS و BSS ، لایه لـینک داده به دو زیر لایه مشخص تفکیک می شود که عبارتند از :
logical link control LCC
radio link covtrol / medium access control RLC/MAC
لایه LCC ، زیر لایه بالاتر لایه لینک داده است . LCC در بالای RLCMAC عمل کرده و لینک لاجیکی MS و SGSN را فراهم می آورد . کارکرد پروتکل ، بر اساس پروسه دسترسی لینک (access pritocol – D link ) ( LAP-D ) که قابل استفاده در سطح سیگنالینگ GSN می باشد ، با پشتیبانی از حمل و انتقال PTM ( POINT – TO MULTIPOINT ) است .
لایه RLC/MAC ، سرویسهایی برای انتقال اطلاعات ، بر روی لایه فیزیکی واسط رادیویی GPRS فراهم می کند . این پروسه قادر است به چندین انتقال مشترک که شامل کانالهای فیزیکی متعددی می شود ، تقسیم شود .
لایه RLC/MAC ، سرویسهایی برای انتقال اطلاعات ، بر روی لایه فیزیکی واسط رادیویی GPRS فراهم می کند . این پروسه قادر است به چندین انتقال مشترک که شامل کانالهای فیزیکی متعددی می شود ، تقسیم شود .
لایه RLC ، وظیفه انتقال ( فرافرستی ) بلوکلهای دیتا را در عرض واسط air و به عقب برگرداندن پروسه اصلاح خطا Backward error correction ( BEC) که شامل انتخاب انقال مجدد بلوکهای غیر صحیح است ، دارد ( automatic repeat request ARQ ) درخواست تکرار اتوماتیک
خود لایه man ، روندهای سیگنالینگ دسترسی برای کانالهای رادیوی است که کوششهای دستیابی به کانال که توسط ms ها انجام می شود را کنترل می کند و همینطور دستیابی از طرف شبکه هم در کنترل دارد .
man ، نتیجه درگیری بین کوششهای دستیابی به کانال و داروی بین درخواستهای سرویس ، مضاعف ار ms های متفاوت بعهده دارد و تخصیص حد متوسط به کاربردهای مجزا در پاسخ به درخواستهای سرویس را نمایش می دهد . لایه فیزیکی به دو زیر لایه تقسیم می شود که عبارتند از :
Phusical link sublayer PLL
Physical RE sublayer REL
زیرا لایه PLL ، سرویسهایی برای ارسال اطلاعات بر روی کانال فیزیکی ، بین MS و شبکه را فراهم می کند . این کارکرد ها شامل فریم کردن واحد دیتا ( DU) ، کدینگ دیتا و بازیابی و اصلاح خطاهای انتقال واسط فیزیکی ، می باشد . همچنین PLL از سرویسهای زیر لایه RFL فیزیکی استفاده می کند .
در شبکه LLC ، بین BSS و SGSN ، وظیفه مسیریابی و هدایت اطلاعات کیفیت سرویس ( QOS ) را بعهده دارد و در بالای Frame relay عمل می کند .
هر بلوک رادیویی ، شامل سرآمد MAC ( header ) و بلوک دیتای Rlc یا بلوک کنترل RLC/ MAC و ترتیب بلوک ( Block check sequence , bcs ) می باشد .
این بلوک رایویی ، همواره توسط چهار برست ( Burst) نرمال حمل می شود . سرآمد MAN ، شامل فلگ (USF , Uplink state Flag ) و نشانگر نوع بلوک ( T ) و فیلدهای کنترل قدرت ( PC ) است . بلوک دیتای RLC و دینای RLC می باشد . بلوک کنترل RLCMAC شامل عناصر اطلاعات سیگنالینگ RLCMAC است .
– برای بلوکهای رادیویی که حامل بلوکهای دیتای RLC هستند ، چهار نوع کدینگ مختلف مبنی بر CS-1 تا CS-4 تعریف شده است .
جزئیات کدینگ های مختلف بلوکهای رادیویی
مخابره دیتا در شبکه GPRS
یکی از مشکلات اصلی در شبکه GPRS ، مسیر یابی بسته های دیتا از کاربر به تلفن همراه و بالعکس می باشد . این مشکلات شامل دو زیر مجموعه است .
– مسیر یابی بسته دیتا
– مدیریت سیار
مسیریابی بسته دیتا
مسیریابی بسته تا کاربر تلفن همراه ، مشکل اساسی در شبکه GPRS می باشد . زیرا ، کاربر تلفن همراه ، دارای آدرس شبکه دیتای خود می باشد که نوعا مکانیزم مسیریابی ایستایی دارد ، در حالیکه تلفن همراه می تواند از یک زیر شبکه به زیر شبکه دیگر سیر کند .
مفهوم Mobile IP ، یک رهیافت برای مسیر یابی بسته دیتا در حیطه یک تلفن همراه است .
Mobile IP ، توانایی مسیر یابی دیتا گرامهای IP را به مهمانان همراه که به طور مستقل از نقطه زیر شبکه الصاق هستند ، را دارد .
رهیافت دیگر ، بکارگیری در ( cellular digital packet data ) CDPD است که مسیر یابی مهمانان تلفن همراه به طور داخلی بوسیله شبکه CDPDمراقبت می شود .
مفهوم استاندارد mobile IP در محیط GPRS ، حقیقتا مناسب نیست . زیرا که نیاز به حمایت و پشتیبانی پروتکلهای شبکه دیگر دارد .
زیر ساختار GPRS ، شامل گرههای پشتیبانی HGSN و SGSN است که دارای کارکردهای مطابق با مفهوم mobile IP ، به مانند ( HA ) Home Agent و ( FA ) Foreign agent ، می باشد . در ضمن همانطور که می دانیم ، GPRS ، دارای رجیستر های GPRS و GGSN است .
کارکرهای اصلی HGSN ، نگهداری اطلاعات محل تلفن موبایل ، مسیر یابی بسته های دیتای موبایل به SGSN خاص که تلفن همراه ، در حال حاضر در آن اقامت دارد و handle کردن رجیسترینگ و هزینه ترافیک دیتا هستند . اطلاعات محل ، در رجیستر های GPRS ذخیره می شوند و همچنین در این رجیستر ها ، نگاشت آدرس PSPDN و آدرس MS-ISDN یا ( IMSI) انجام می شود .
کارکردهای اصلی SGSN تشخیص تلفنهای همراه جدید GPRS در ناحیه سرویس دهی آن ، ارسال دریافت بسته های دیتا به تلفن همراه GGSN و بالعکس و حفظ رکورد محل تلفن همراه در ناحیه سرویس دهی آن ، می باشد . کارکردهای اصلی GGSN ، مسیر دهی بسته های دیتا از یک اپراتور GPRS به اپراتور دیگر و GGSN ، مسیر دهی بسته های دیتا از یک اپراتور GPRS به اپراتور دیگر و GGSN به مانند دروازه ای بین شبکه GPRS و شبکه های دیتای خارجی ( X.25 OSI.IP) عمل می کند . GGSN همچنین وظیفه کپسوله و دی کپسوله کردن بسته های پروتکل دیتای کاربر در هنگام مخابره با شکبه های دیتای خارجی را بعهده دارد .
سه نمای مختلف مسیریابی شامل :
– mobile originated message
– mobile terminated message ، هنگامی که تلفن همراه در شبکه خانگی خود می باشد .
– mobile terminated message ، هنگامی که تلفن همراه در شبکه اپراتوری GPRS دیگری سیر می کند .
مسیر یابی بسته های دیتا بین تلفن همراه GPRS و مهمان ثابت
در این مثالها ، شبکه GPRS اپراتور ، شامل SN های چند تایی ( با کارکردهای Home ، Serving و gateway ) و شبکه back bone اپراتور داخلی است . شبکه back bone اپراتور داخلی به گرههای پشتیبان اپراتوری که از پرتکلهای شبکه تخصصی اپراتور متفاوت باشد . دو اپراتور GPRS می توانند با استفاده از پروتک استاندارد با GGSN ها و شبکه back bone اپراتور داخلی ارتباط داشته باشد .
هدفهای اصلی معماری پیشنهاد شده ، قابلیت انعطاف ، قابلیت سنجش ، قابلیت اپراتور داخلی می باشد . این رهیافت به هر اپراتور اجازه می دهد که برای پیاده سازی یا برقراری شبکه back bone خود ، از یک پروتکل مطلوب استفاده کند ، در حالیکه ارتباطات با اپراتورهای GPRS دیگر ، با استفاده از فقط یک پروتکل مشترک برقرار می شود .
از این رو ، سازندگان شبکه به منظور برقراری back bone اپراتور داخلی با روشی کارآمکد ( یک شبکه GPRS کوچک و امکان برقراری تمام کارکردهای GPRS در کامپیوتر ) دارای قابلیت انعطاف می باشند ، تا زمایکه نیاز به برقراری تنها یک کانال مخابرات در برابر شبکه اپراتور داخلی باشد .
ار نقطه نظر شبکه دیتا ، شکبه GPRS شبیه به یک زیر شبکه از شبکه دیتا می باشد . برای مثال ، در اینترنت ، گره پشتیبان GPRS ، مانند یک مسیر یاب IP عمل می کند که پشت تمام شبکه GPRS پنهان شده است . کامپیوتری که در شبکه intermet است ، شکبه GPRS را می بیند و سپس اگر در شبکه GPRS پیاده سازی اینترنت استاندارد به طور کامل باشد به مانند یک زیر شبکه IP ، پیغامها را ارسال می کند .
مکانیزم مسیر یابی در طرف شبکه دیتا ، حقیقاً ، مشابه با مورد گیرنده اینترنت می باشد . شبکه GPRS که تمام پروتکلهای شبکه دیتا را دورن پروتکل کپسوله شده خود بوسیله -relay GPRS کپسوله می کند .
این کار ، باعث آسان تر کردن مکانیزم مسیریابی و تحویل دیتا بر روی شبکه GPRS می شود اگر چه شبکه GPRS نسبت به استفاده از پروتکل شبکه دیتا ، ‎ حساس می باشد
( بجز CGSN و HGSN ) ، این امکان وجود دارد که در آنیده ، با تغییرات کمی در زیر ساختار شبکه GPRS ، پیشتیبانی برای پروتکلهای شبکه های دیگر ، افزوده گردد .
مسیر یابی Mobile Originated Data
در این نوع مسیریابی ، تلفن همراه ، بسته ی دیتا را به شبکه دیتا ارسال می کند . بسته original شبکه دیتا در بسته ppp کپسوله شده و از طریق واسط air ، با استفاده از پروتکل GLP به SGSN که همزمان با تلفن همراه سرویس می دهد ، ارسال می شود . زمانیکه SGSN بسته erroffree را دریافت می کند . بسته دیتا را در بسته شبکه back bone داخی اپراتور ، کپیوله کرده و به GGSN اپراتور مشابه ارسال می شود .
سپس ، GGSN نوع پروتکل شبه دیتایی را که به یک بسته کپسوله شده بود ، بررسی می کند . اگر پروتکل شبکه دیتا با پروتکل شبکه خود همسان بود ، کپسول را مجددا حرکت داده و بسته دیتای کاربر را به شبکه دیتای متقاضی ارسال می کند .
اگر هیچ یک از GGSN های اپراتور ، پروتکل شبکه دیتا را تایید نکند ( مثلا زمانیکه موبایل به شبکه GPRS دیگری که پروتکل موبایل نمی تواند آنرا حمایت کئد و یا اگر تمام بسته های دیتای شامل Mobile oriented به علت امنیت باید در شبکه خانگی GPRS مسیر دهی شوند ) ، برای مسیر بسته دیتا به شبکه دیتا ، روشی موجود است .
در این مورد ، اپراتور ملاقات کننده SGSN بسته دیتای کپسوله شده کاربر را به GGSN شبکه خانگی ، ارسال خواهد کرد . بسته به GGSN در شبکهback bone اپراتور داخلی مسیر دهی می شود SGSN ارسال بسته به شبکه خانگی موبایل نمی باشد و نیز بسته دیتا می تواند به GGSN سومین اپراتور ، فرستاده شود . البته در صورتیکه پروتکل کاربر در آن شبکه GPRS تایید شود .
مسیرم دهی MOBILE terminated data به شبکه GPRS خانگی
در این مورد ، یک مهمان در شبکه دیتا ، در حال ارسال بسته دیتایی به تلفن همراهی که در شبکه GPRS خانگی خود است ، می باشد . بسته دیتا در شبکه دیتا ، با استفاده از مکانیزمهای استاندارد مسیریابی آن شبکه ، مسیر دهی می شود ، تا بسته دیتا به ggsn مسیر دهی می کند . HGSN متفاضی بر اساس آدرس تلفن همراه ) GGSN ، یک به یک ، آدرسهای شبکه دیتا را دارد ) پیدا می شود . در HGSN آدرس گیرنده ، استخراج شده و آدرس پروتکل دیتای موبایل ، نگاشت می شود و آدرس GSM/ GPRS موبایلها ( IMSI یا MS-ISDN ) ، با استفاده از رجیستر GPRS ساخته می شود . بر اساس آدرس موبایل . HGSN ، محل فعلی موبایل را بررسی می کند .
در این نوع مسیر یابی ، موبایل در شبکه خانگی اقامت دارد و مسیریابی بسته دیتا ، بسیار ساده می باشد . بسته دیتای کپسوله شده از HGSN از طریق شبکه back bone اپراتور داخلی به SGSN ای که همزمان به موبایل سرویس می دهد ، فرستاده می شود SGSN کپسولسازی شبکه back bone را حذف کرده و بسته دیتای کاربر را در فریم GLP کپسوله کرده و سپس از طریق واسط air تلفن همراه ارسال می کند وقتی موبایل بسته را دریافت می کند ، سرآمدهای PPP(Header ) و GLP را حذف کرده و بسته دیتا را از واسط PPP به طرف کاربرد متقاضی به جلو می برد .
مسیر یابی Mobile terminated data به شبکه ملاقات کننده GPRS
این نوع مسیر یابی ، اصولا شبیه مسیریابی قبلی است . اختلاف در اینجاست که تلفن همراه در شبکه GPRS دیگری سیر می کند و HGSN باید بسته دیتا را از طریق شبکه back bone اپراتور داخلی با استفاده از به کپسوله کردن استاندارد شبکه back bone اپراتور داخلی به شبکه GPRS ملاقات کننده بفرستد . شبکه GPRS ملاقات کننده ، بسته را با استفاده از متدهای کپسوله کرده شبکه خود به SGSN متقاضی ، مسیر دهی می کند . متدهای کپسوله کردن و پروتکلهای انتقال در شبکه GPRS ملاقات کننده می تواند کاملا متفاوت از شبکه GPRS خانگی تلفن هرماه باشد همچنانکه GGSN جزئیات پیاده سازی و اجرای داخلی شبکه خود را از اپراتور های دیگر مخفی نگه می دارد GGSN های اپراتورهای دیگر فقط ، واسط استاندارد GPRS را می بینید که در مقابل شبکه back bone اپراتور داخلی است .

نتیجه گیری :
اهداف معماری پیشنهاد شده در زیر شمرده شده است
– SGSN نیازی به استفاده از پروتکل مشترک ، آنطوری که موبایل در سطح کاربردی استفاده می کند ندارد .
– HGSN دارای نگاشتی بین آدرس شبکه دیتای موبایل و محل موبایل در شبکه GPRS است ( این نگاشت دینامیکی است . چنانچه آخرین پارامتر در هر زمان تغییر یابد به صورت دینامیک نگاشت تغییر می یابد ) .
– فقط یک پروتکل بین SGSN ، GGSN و HGSN مورد نیاز می باشد . این پروتکل می تواند متفاوت از آن باشد که موبایل استفاده می کند .
– SGSN نیاز به داشتن سیستم پروتکلی مورد استفاده موبایل نمی باشد ( SGSN می دانـد که یک GGSN را برای جلو راندن تمام بسته های دیتای اصلی موبایل نیاز دارد .
– HGSN نیازی به پیشتیبانی تمام پروتکلهایی که شبکه GPRS استفاده می شوند ، ندارد . HGSN فقط باید فیلد آدرس پروتکلهای کاربر را تشخیص دهد .
– مسیر یابی می تواند به منظور گذشتن از GGSN شبکه GPRS خانگی سیار به جلو رانده شود .
( برای مثال برای تهیه صورت حساب و یا دلایل امنیتی )
Gsn switching, service band protocols wiley 1997
Gsmsysten Engineering
IEEE communication magazine Aug. 1997
IEEE universal personal communication ict 1997
IEEE VTC personal communication may 1997
IEEE universal personal communication niv 1995
IEEE VTC personal communication may 1995

1

103