ارتباطات سیار

[آریوبرزن 13,988]

مقدمه

" توجه، تمام عالم هستي، تمام كائنات ، به پيش ". شايد براي ساموئل مورس هم وقتي در 1838 با ارسال نخستين پيام تلگرافي از طريق يك خط ارتباطي 16 كيلومتري عصر ارتباطات الكتريكي را آغاز مي كرد ، تصور و پيشگويي آنچه امروز و در آغاز هزاره سوم شاهد آن هستيم كمي دور از ذهن و غير ممكن مي‌نمود.

در اين عصر شاهد نصب شبكه هاي جهاني تلفن ، توسعه باور نكردني راديو و تلوزيون ، رشد بي سابقه صنعت كامپيوتر و پرتاب ماهواره هاي مخابراتي بوده‌ايم.

در چند دهه اخير از يك طرف حصول ارتباط سريع و مطمئن انسانها امري اجتناب ناپذير شده است و از طرفي جابجايي از نقطه اي به نقطه ديگر و مسافرت از اجزاي لاينفك زندگي امروزي به شمار مي آيد و در اين شرايط امكان ارتباطات مخابراتي در حين تحرك از اهميت ويژه اي برخوردار است .

از آغاز دهه 80 تكنولوژي ارتباطات سيار به عنوان يكي از اصلي ترين سرويسهاي مخابراتي مطرح شد و با ييشرفت بي سابقه اين صنعت ، تلفنهاي سيار ، امروزه جزو لوازم ضروري زندگي تلقي مي شوند.

همزمان با توسعه ارتباطات سيار ، رشد شگفت انگيز شبكه هاي كامپيوتري نظير اينترنت و نفوذ آن در كليه ساختار هاي اقتصادي،اجتماعي و فرهنگي جهان امروز ، دستيابي به اطلاعات و دسترسي به بانكهاي اطلاعاتي به يك نياز ضروري و دائمي بشر امروزي تبديل شده است.

آنچه امروز بسيار مورد توجه مي باشد دستيابي به اطلاعات و بانكهاي اطلاعاتي در هر زمان و در هر مكان مي باشد.با پيشرفت تكنولوژي همگرايي ميان ارتباطات سيار و شبكه هاي كامپيوتري آغاز شده است و امكان دسترسي به شبكه هاي كامپيوتري با استفاده از ارتباطات سيار نيز فراهم شده است.

[آریوبرزن 13,988]

مباني ارتباطات سيار

نمايي شماتيك از يك ارتباط سيمي

سيستمهاي تلفني سيمي عبارتند از يك مركز سوييچ كه مشتركين با سيمهاي مسي به آن متصل شده اند. استفاده از سيمهاي مسي علاوه بر تحميل هزينه هاي سنگين سيمكشي از جمله هزينه سيم و حفاري ء جابجايي مشتركين را نيز غير ممكن مي سازد. به منظور فراهم كردن امكان جابجايي و تحرك براي مشترك ايده سيستمهاي بي سيم مطرح شد. در اين سيستمها قسمتي از ارتباط مشترك تا مركز به صورت بي سيم تامين مي شود.ارتباط مركز تا يك ايستگاه اصلي فرستنده گيرنده با سيم تامين شده و ارتباط اين فرستنده گيرنده به مشترك به صورت بي سيم خواهد بود.

نمايي شماتيك از يك ارتباط بي‌سيمي

با توجه به نوع ارتباط بي سيم اين سيستم ها به دو دسته تقسيم مي شوند:

1 – سيستمهاي سلولي

2- سيستمهاي CORDLESS

در سيستمهاي CORDLESS طول قسمت بي سيم حدود 50 تا 100 متر مي باشد و مشترك در اين محدوده امكان جابحايي دارد.

در سيستمهاي سلولي طول قسمت بي سيم تا دهها كيلومتر ممكن است برسد. در هر منطقه يك ايستگاه اصلي قرار مي گيرد و منطقه تحت پوشش اين ايستگاه اصلي به عنوان يك سلول شناخته مي شود و ارتباط كليه مشتركين در اين سلول از طريق اين ايستگاه برقرار مي شود. همچنين با دور شدن از يك ايستگاه اصلي و نزديك شدن به يك ايستگاه ديگر امكان ادامه ارتباط از طريق ايستگاه اصلي دوم ممكن مي باشد .

[آریوبرزن 13,988]

تاريخچه ارتباطات سيار

شايد ماكنوس اريكسون و همسرش را بتوان اولين استفاده كنندگان از يك تلفن متحرك به شمار آورد. اين دو در 1910 در طي يك سفر از اين تلفن استفاده مي كردند. اين تلفن به صورت بيسيم كار نمي كرد بلكه تلفني معمولي در داخل اتومبيل بود كه هر زمان كه نياز مي شد اريكسون سيمهاي آنرا از طريق دو ميله بلند كه سر آنهادو قلابك قرار داشت به سيمهاي هوايي تلفن متصل مي كرد و به اولين اپراتور متصل مي شد و اپراتور ارتباط مورد نظر اريكسون را برقرار مي كرد.ماكنوس اريكسون كسي بود كه در 1876 كمپاني اريكسون را بنيان نهاده بود.

تا سال 1920 ارتباط راديويي بيسيم فقط با استفاده از كدهاي مورس ممكن بود. در 1921 اولين سيستم پيجينگ موبايل در مركز پليس شهر ديترويت و بر روي ماشينهاي پليس مورد استفاده قرار گرفت. اين ارتباظ يكطرفه و از اداره پليس به واحدهاي گشت پليس بود و فقط توان ارسال تعداد محدودي پيامهاي خاص را داشت.در صورت نياز واحدهاي گشت پليس مجبور به توقف و ارتباط با مركز پليس از طريق سيستمهاي كابلي بودند.

گيرنده و فرستنده هاي پيشرفته تر در سالهاي 1937 تا 1939 در هلند به كار گرفته شد. اين گيرنده و فرستنده ها در باند فركانسي Mhz 75-66 و با تواني حدود 4 الي 5 وات استفاده مي شد. درهر لحظه فقط فرستنده و يا گيرنده قابل استفاده بود و سوييچ كردن بين اين دو با استفاده از يك كليد روي دستگاه انجام ميشد.فرستنده روي بك باند خاص ست شده بود اما گيرنده روي باندها مختلف قابل تنظيم بود.

در طول جنگ جهاني دوم اولين راديوهاي دوطرفه FM ( شامل گيرنده و فرستنده مجزا) كه به صورت كوله پشتي بود با نام Walkie Talkie توسط موتورولا طراحي و ساخته شد.

اگر چه در طي اين سالها انواع ديگر گيرنده و فرستنده نيز ساخته شد اما مشكل بزرگ تمام اين تجهيزات ظرفيت كم و كمبود كانال هاي ارتباطي براي استفاده هاي عمومي بود.

در 1946 E.K.Jett براي اولين بار ايده استفاده از سيستمهاي سلولي را مطرح كرد. در 1946 AT&T و كمپاني بل اولين سيستم تجاري تلفن همراه را عرضه كردند كه از 6 كانال راديويي با پهناي Khz60 در باندMhz150 استفاده مي كرد. اما به دليل ظرفيت كم و كمبود كانال هاي ارتباطي رشد اين سيستم بسيار كند بود. درسال 1976 فقط 545 مشترك در نيويورك از سيستمهاي بل استفاده مي كردند و 3700 نفر نيز در ليست انتظار بودند. مشكلات ياد شده امكان رشد و توسعه بيشتر را نمي داد . اگر چه ايده سيستمهاي سلولي مطرح شده بود اما با توجه به اينكه سلولهاي مختلف از فركانسهاي مختلف استفاده مي كردند تهيه گيرنده و فرستنده هايي كه در تمام اين فركانسها قابل استفاده باشند و نيز چگونگي حركت از يك سلول به سلول ديگر مهمترين موانع در برابر رشد سريع تلفنهاي همراه بودند.

در 1968 كمپاني بل اولين سيستم تجاري را كه استفاده مجدد از فركانس را به كار گرفته بود را در يك قطار بين نيويورك و واشنگتن به كار گرفت.

در 1978 استفاده از سيستمهاي سلولي مبتني بر AMPS در آمريكاي شمالي آغاز شد و به سرعت توسعه پيدا كرد.

سيستمهاي سلولي به شدت در حال توسعه بود و كشورهاي مختلف هر كدام در باندهاي فركانسي مختلف و با استانداردهاي خود درحال توسعه سيستمهاي موجود بودند.

در 1981 اولين سيستم سلولي چند مليتي با نام NMT450 در باند 450Mhz كار خود را آغاز كرد. اين سيستم كشورهاي دانمارك , فنلاند , سوئد و نروژ را پوشش مي داد.در 1985 انگلستان استفاده از TACS را در 900MHz آغاز كرد.

توسعه سيستمهاي سلولي در كل اروپا و تفاوت استانداردها و فركانسهاي مورد استفاده كشورهاي اروپاي را وادار كرد كه در انديشه ايجاد يك سيستم سلولي واحد براي كل اروپا باشند.به اين منظورگروهي ويژه بررسي موضوع و تهيه استانداردهاي مورد نياز تشكيل شد كه GSM ( Group Special Mobile)نام گرفت.اين گروه بعد از مطالعات و بررسي هاي بسيار استانداردي براي سيستمهاي سلولي ديجيتال ارائه كرد كه باز هم GSM نام گرفت.

استفاده از GSM از1991 در اروپا آغاز شد و به سرعت توسعه پيدا كرد.

در ايران نيز استاندارد GSM به عنوان استاندارد ارتباطات سيار انتخاب شده است و استفاده از آن از 1373 آغاز شد.

در ادامه به بررسي نسبتاً اجمالي اين استاندارد و اجزاي آن مي پردازيم.

[آریوبرزن 13,988]

سلول بندي شبكه تلفن سيار

 

براي ايجاد پوششي كامل در سطح يك شبكه؛منطقه تحت پوشش به سلولهايي مجزا تقسيم مي شود.يك سلول منطقه تحت پوشش يك فرستنده يا يك گروه كوچك از فرستنده ها است.

اندازه يك سلول بستگي به تعداد سايتها در شبكه ومحدوديت استفاده از فركانس دارد كه بر اساس توان فرستنده تعيين مي گردد.در حقيقت ايده سيستم هاي سلولي براي استفاده از فرستنده هاي كم توان دراستفاده مؤثراز باندهاي فركانسي مي باشد.درواقع اگر فرستنده ها با توان بالا بكار گرفته شوند نمي توان تا صدها كيلومتر دورتر فركانسهاي مربوط به اين ايستگاه را مجددا به كار گرفت.در حقيقت سلولهاي شبكه با استفاده از آنتنهاي جهت دار مي تواند با آرايشهاي مختلف ايجاد گردد.

در صورت استفاده از آنتنهاي توان بالا هر چند مي توان منطقه بسيار بزرگي را تحت پوشش قرار دادولي در اين صورت در نزديكي آنتن كه نياز به توان بالايي نيست ما از توان بسيار ي برخورداريم اما در فاصله چند كيلومتري افت توان زيادي وجود دارد. بنابراين از توزيع توان يكساني در كل منطقه تحت پوشش بر خوردار نيستيم.

[آریوبرزن 13,988]

استاندارد GSM

 

موسسه ETSI كه موظف به تدوين شبكه تلفن سيار گرديده بود در 1991 با تشكيل گروه GSM فعاليت خود را آغاز كرد .

 

 

ساختار كلي شبكه GSM در شكل نشان داده شده است. اين شبكه از دو بخش شبكه سوييچ ( > ) و شبكه راديويي ( > ) تشكيل شده است.

اجزاي موجود در اين ساختار عبارتند از:

1- MS

در شبكه GSM به گوشي موبايل MS گفته مي شود. MS از طريق به شبكه ; دسترسي پيدا مي كند.

2- MSC

اصلي ترين قسمت هر شبكه مخابراتي مركز سوييچينگ مكالمات مي باشد .در شبكه به اين قسمت مي گويند. MSC از يك سو به شبكه راديويي متصل است و از سوي ديگر به ساير مراكز سوييچ شبكه تلفن سيار و يا ساير شبكه ها و همچنين به ساير اجزاي شبكه GSM و يا متصل گرديده است.

3- HLR

يك بانك اطلاعاتي حاوي اطلاعات مربوط به مشتركين يك اپراتور ميباشد.كليه اطلاعات اشتراك و سرويسهاي مربوط به هر مشترك دراين بانك اطلاعات ثبت شده است.كه براي دادن يا ندادن ارتباط به مشترك ازسوي MSC nbsp; مورد نياز ميباشد.اطلاعات مربوط به مشترك در HLR دائمي است وبا تغييرمكان مشترك پاك نميشود.

4- VLR

يك بانك اطلاعاتي حاوي اطلاعات فعلي مربوط به مشترك حاضر در منطقه تحت پوشش MSC مربوطه ميباشدوماداميكه مشترك در اين محدوده حضور دارداطلاعات معتبر خواهد بود.هنگاميكه يك مشترك تلفن سياردر منطقه تحت پوشش يك MSC/VLR وارد ميشوداطلاعات مربوط به مشترك از دريافت و در VLR ثبت ميشود.

5-AUC

وظيفه كنترل صحت اشتراك مشترك را به عهده دارد و با ارسال و دريافت يك سري كدهاي رمز گذاري شده بين سيم كارت و AUC اين عمل انجام ميگرددكه معمولا اين واحد ازشبكه در خود HLR تعبيه شده است.

6-EIR

مشخصات تجهيزات گوشي موبايل (ME) را در خود ذخيره نموده و با درخواست MSC اين مشخصات چك ميشود و صحت تجهيزات را كنترل مينمايد. با اين ترتيب ميتوان از ورود مشخصات غير مجاز و احتمالا مسروقه جلوگيري كرد.

7-OMC

كليه عمليات نظارت بر عملكرد سيستم و نگهداري اجزاي NSS وBSS بصورت متمركز از طريق OMC قابل انجام است.ارتباط اين مركز با اجزاي شبكه از طريق خطوط X.25 صورت ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ميگيرد.

8-BSC

از يكسو به BTS ها و از سوي ديگر به MSC و OMC متصل ميباشدووظايف عمده آن عبارتند از:

الف- اختصاص كانالهاي ترافيكي.

ب- مديريت كانالهاي راديويي.

ج- كنترل توان BTS و MS .

د- Hand Over كردن يك مكالمه كه در حال تغيير مكان است.

ه- تطبيق سرعت انتقال صوت و ديتا بين دو مسير MS تا BSC و BSC تا MSC .

شايان ذكر است كه ارتباط BTS ها با BSC ازطريق لينكهاي Mbit/S 2 برقرار ميگردد.

9- BTS

در حقيقت انتهايي ترين نقطه شبكه براي اتصال راديويي مشترك به شبكه است.اين ارتباط از طريق تعدادي فرستنده و گيرنده كه توسط يك BTS پشتيباني ميگردد برقرار ميشود. فرستنده و گيرنده ها داراي آنتنهاي جهتدار(Directional) و يا بدون جهت(Omni Directional) هستند و منطقه اطراف يك سايت با استفاده از آنتنهاي جهتدار به چند سكتور كه هر كدام يك سلول شناخته ميشوند تقسيم ميشود.

[آریوبرزن 13,988]

شماره هاي مورد استفاده در ساختار GSM

 

شماره شناسايي MSISDN

اين شماره براي عمليات مسير يابي و شارژينگ در شبكه هاي مخابراتي استفاده ميگرددكه ساختار كلي آن در شكل زير نشان داده شده است و حداكثر شامل 15 رقم است كه در كشور ما از 10 رقم تشكيل ميگردد.

شماره مشترك -------------->4 رقم -------->xxxx

كد ناحيه --------------------->3 رقم-------->xxx

كد دسترسي به شبكه ------>3 رقم-------->xx9

 

الف- سه رقم اول شامل كد دسترسي به شبكه است كه در اين قالب بندي عدد 9 معرف شبكه هاي ويژه است و دو رقم بعدي يعني XX اگر بصورت X1 باشد معرف شبكه موبايل است و اگر بصورت X2 يا X3 باشد براي رزرو شبكه هاي مختلف موبايل در نظر گرفته شده است.

ب- سه رقم دوم شامل كد ناحيه مشترك ميباشد و نشان ميدهد مشترك مربوط به كدام ناحيه بين شهري است.

ج‌- چهار رقم آخر نيز شماره مشترك تلفن سيار ميباشد.

• شماره بين المللي شناسايي مشترك IMSI

با توجه به اينكه مشترك تلفن سيار ميتواند در تمام شبكه هاي اپراتورهاي مختلف در كشورهاي مختلف ارتباط داشته باشد لذا نياز است كه يك شماره واحد بين المللي به هر مشترك اختصاص داده شود كه مستقل از نوع نامبرينگ داخلي كشورها باشد. به همين منظور يك شماره 15 رقمي به عنوان IMSI كه سه رقم اول آن براي هر كشوري توسط ITU مشخص گرديده است به هر مشترك اختصاص مي يابد كه براي ايران سه رقم اول IMSI براي تمام اپراتورها 432 در نظر گرفته شده است و دو رقم بعدي براي شناسايي HLR مربوطه اختصاص يافته وده رقم آخر نيز شماره مشترك مي باشد. در حقيقت معادل هر MSISDN يك IMSI قرار دارد. MSISDN براي مسيريابي و شارژينگ و اطلاعات مشترك است در صورتيكه IMSI شماره اي است كه شبكه تلفن سيار با اين شماره به مشترك سرويس مي دهد.

• شماره بين المللي شناسايي تجهيزات مشترك I MEI

اين شماره براي شناسايي تجهيزات مشترك تلفن سيار در نظرگرفته شده است و براي كنترل صحت تجهيزات و جلوگيري از ورود دستگاههاي غير مجاز و غير استاندارد و احتمالا مسروقه به شبكه از اين شماره استفاده مي گرددكه شامل سه قسمت TAC , FAC , SNR مي باشد :

TAC : شماره يا مجوز دريافت شده از GSM

FAC : شماره محل ساخت و كارخانه توليدي

SNR : شماره سريال توليد تجهيزات

 

SNR ---------->6 digits

 

TAC---------->2

FAC ---------->6

[آریوبرزن 13,988]

استفادة مكرر از فركانس

با توجه به محدود بودن پهناي باند وتعداد حاملهاي فركانسي در صورتيكه فاصله دو سايت از يكديگر به اندازه كافي زياد باشد مي توان از فركانسهاي موجود مجدداً استفاده نمود. درحقيقت براي افزايش ظرفيت و براي جبران كمبود پهناي باند، از تكنيك استفادة مجدد فركانس استفاده مي شود.

[آریوبرزن 13,988]

پهناي باند فركانس اختصاص داده شده به gsm900

دوباند فركانسي موازي كه هر يك mh z25 (مگا هرتز) مي باشند جهت ارسال ودريافت اطلاعات بصورت زير اختصاص داده شده است :

الف ) باند mhz915-890 براي ارتباط از ايستگاه موبايل به ايستگاه اصلي (up link )

ب ) باند mhz 960-935 براي ارتباط از ايستگاه اصلي به ايستگاه موبايل (down link )

هريك از باندهاي فركانسي به صورت دسترسي چند گانه تقسيم فركانسي (fdma) به 124 كانال تقسيم گرديده است:

اين باندهاي فركانسي كه در شكل نشان داده شده اندعبارتند از:

باند mhz915-880 براي ارتباط از ايستگاه موبايل به ايستگاه اصلي (up link)

باند mhz 960-935 براي ارتباط از ايستگاه اصلي به ايستگاه موبايل (down link )

[آریوبرزن 13,988]

پهناي باند اختصاص داده شده به EGSM

 

به منظور افزايش ظرفيت شبكه وافزايش تعداد حاملهاي KHZ200درGSM900 به هر يك ازباندها MHZ10 اضافه گرديده است و پهناي هر باند از MHz25 به MHz35 افزايش پيدا كرده است كه به اين باند فركانسي EGSM گفته مي شود.

اين باندهاي فركانسي كه در شكل نشان داده شده اندعبارتند از:

باند MHZ915-880 براي ارتباط از ايستگاه موبايل به ايستگاه اصلي (UP LINK)

باند MHZ 960-925 براي ارتباط از ايستگاه اصلي به ايستگاه موبايل (DOWN LINK )

 

[آریوبرزن 13,988]

پهناي باند اختصاص داده شده به dcs1800

 

با توجه به لزوم افزايش ظرفيت فركانسي شبكه ،پهناي باند ديگري در فركانس mhz1800 جهت شبكه هاي تلفن سيار gsm تعيين شده است ،كه در اين باند فركانسيmhz75به عنوانup link وmhz75 به عنوان down link تعيين شده است وهريك از اين باندهاي فركانسي به 374 كانال khz200تقسيم مي گردد.كه ظرفيت زيادي را ايجاد خواهد نمود. امروزه به منطور ايجاد سازگاري ميان اين دو پهناي باند اكثر تجهيزات شبكه gsm به صورتband dual يعني باند 900و1800طراحي و ساخته ميشوند.

الف ) باند mhz915-890 براي ارتباط از ايستگاه موبايل به ايستگاه اصلي (up link )

 

[آریوبرزن 13,988]

عمليات Hand over

در صورتي كه مشترك تلفن سيار در حال حركت باشد واز يك سلول به سلول مجاورمنتقل شود لازم است تا مكالمه همچنان برقرار بوده و با اين ترتيب بايد مكالمه از يك كانال ارتباطي روي يك سلول به كانال ارتباطي ديگر در سلول مجاور منتقل شود كه به اين عمليات Hand over گفته مي شود و مي تواند به صورت هاي مختلف انجام شود .

براي انجام اين عمليات گوشي موبايل مرتباً توان سيگنال دريافتي از سلولهاي مجاور را اندازه گيري نموده و اين اطلاعات را از طريق كانالهاي راديويي توسط آنتنهاي موجود به شبكه GSM ارسال مي كند وشبكه تشخيص مي دهد كه بهترين سلول براي حفظ كيفيت ارتباط كدام است وپس از آن دستور انجام Hand over را صادر مي نمايد .

[آریوبرزن 13,988]

رومينگ بين الملل

بطور كلي رومينگ قابليتي است كه به مشترك اجازه مي دهد از تلفن همراهش در شبكه هاي مربوط به ساير اپراتورهاي gsm عضو mou استفاده نمايد در صورتيكه اين اپراتورها در ساير كشورها باشند به آن رومينگ بين الملل گفته مي شود . براي برقراري رومينگ بين دو اپراتور در كشورهاي مختلف دو مورد زير بايد مدنظر قرار گيرد:

 

1- وجود امكانات فني در مراكز isc (بين الملل ) وmsc هر دو كشور جهت برقراري ارتباط سيگنالينگي براي امكان انجام عمليات مربوط به شبكه تلفن سيار.

2- انعقاد قرارداد في ما بين دو اپراتور براي تبادل صورت حساب انجام مكالمه توسط مشتركين تلفن سيار مهمان در شبكه ميزبان كه در اين مورد استاندارد هايي نيز توسط gsm.mou تدوين گرديده است .

[آریوبرزن 13,988]

شارژينگ در GSM

 

شارژينگ در GSM برمبناي توليد يك يا چند CDR(Call Detail Record) براي هر تماس موفق يا هر اتفاق قابل شارژديگرصورت مي گيرد. درحالت كلي،يك CDR براي هرطرف يك مكالمه در MSC كنترل كننده مكالمه (MSC مبدا) ساخته مي شود. تلاشهاي ناموفق جهت مكالمه نيزمي تواند در CDR هاذخيره گردد.براي مكالمات طولاني بعد از بازه هاي زماني معلوم يا هنگام تغييرپارامترهاي مناسب CDR هاي فوري(جزيي) مي تواند توليدشود.

 

• مكالمات شروع شده توسط موبايل

• مكالمات ختم شده به موبايل

• مكالمات انتقال يافته

• مكالمه با مشتركين جابجاشده.

وقايع قابل شارژموثردرCDR ها عبارتنداز:

• استفاده ازسرويسهاي اضافه

• استعلام از HLR

• تجديدموقعيت

• ارسال ودريافت پيغام كوتاه

• اتفاقات مربوط به IN

توليدومحتواي CDR ها براي هرمكالمه يا اتفاق طبق سياستهاي اپراتور قابل تنظيم يا تغييرمي باشد.

CDRها براي مكالمات زير مي تواند ايجاد گردد:

درمكالمه موبايل به موبايل،CDR هاي توليدي عبارتنداز:

-براي مكالمات شروع شده توسط موبايل(MOC) ؛ MOC CDR شامل اطلاعات مربوط به هر دو طرف A و B مي باشد.

-براي مكالمات ختم شده به موبايل (MTC)؛ اين CDR درصورتي استفاده مي شودكه اپراتور،مشترك B رادر مكالمه ختم شده به آن شارژ نمايد.

-در مكالمه با مشتركين جابجاشده يك Roaming CDR مي توانددر Gateway MSC براي طرفين مكالمه تشكيل گردد.

تماس باشبكه تلفن ثابت (PSTN) نيزCDR هاي مجزايي براي طرف شبكه ثابت توليدمي نمايدكه شارژينگ مدار ترانك ناميده مي شود.اين CDRهابراي شارژينگ بين اپراتورهاي شبكه استفاده مي گردد. همچنين ممكن است CDR هايي براي مكالمات با PBX (PBXO,PBXT) داشته باشيم.

درحالت انتقال مكالمه،مشتركي كه انتقال را فعال مي كند(مشتركBدرشكل) براي طرفهاي Bتا C بين MSC انتقال دهنده و شماره C شارژ مي گردد. اگر در اين حالت مشترك B به شبكه ديگري جابجاشده باشد،خود او هم براي طرف C شارژ خواهد شد.

هنگامي كه يك مشترك به PLMN ديگري مثلادركشور ديگر جابجا شود سوييچ واسط (GMSC) يك CDR براي طرفB توليدمي كند.بعلاوه MSC ميزبان(VMSC) مي تواند يك CDR ديگر براي هر دو طرف B وC ايجاد نمايد.

 

هنگامي كه يك موبايل در حين مكالمه به محل ديگري حركت ميكند،CDR شامل ركوردي ازمكانهاي اوليه و نهايي تماس خواهدبود. توليد CDR ها همواره توسط MSC مبداكه مكالمه را برقرار كرده است كنترل ميگردد، حتي هنگامي كه مكالمه به ناحيه تحت كنترلMSC ديگر منتقل شود.

[آریوبرزن 13,988]

نسل سوم سيستم هاي مخابرات سيار

Third Generation Wireless Communication Systems and Services

 

نسل اول سيستم هاي مخابرات سيار سلولي (سيستم هاي آنالوگ) اوائل دهة1980 ميلادي به صورت تجاري در شبكه مخابراتي امريكا ،اروپا و ژاپن با تعداد مشتركين محدود معرفي شد . رشدانفجاري اين سيستمها كه در دهة 90 ميلادي با نسل دوم سيستم هاي سيار (ديجيتال TDMA ) وسيستمهاي ميكروسلولي تكامل يافت بازاري نزديك به 200 ميليون خط را تشكيل مي دهد . مشتركين سيستم GSM به تنهايي از مرز 10 ميليون گذ شته و اين استاندارد در بيش از يكصد كشور جهان استفاده مي شود . پيش بيني مي گردد كه در سال 2005 ميلادي بيش از 50 درصد مخابرات جهان به صورت بي سيم (wireless ) صورت پذيرد.بدينسان آغاز هزاره سوم ميلادي متقارن با دگرگونيهاي اساسي در مخابرات جهاني و تبديل شبكه هاي مخابراتي با سيم به شبكه هاي ارتباطي بي سيم مي باشد .

 

در سالهاي اخير فعاليتهاي چشمگيري در راستاي تحقيق ،توسعه و استاندارد نمودن نسل سوم مخابرات سيار صورت پذيرفته است كه هدف آن از طرفي ايجاد يكپارچگي و هماهنگي جهاني بين سيستم ها وسرويس هاي متفاوت بوده است بطوريكه گوشي كم حجم و كم وزن مشترك در نقاط مختلف جهان قابل استفاده باشد و از طرف ديگر سرويس هاي جديد و سرعتهاي ارسال بالا امكان پذير گشته و دسترسي چند رسانه اي بي سيم(Wireless Multimedia ) تحقق يابد .

 

طراحان سيستم هاي بي سيم (Wireless ) در حال حاضر در پي سيستمي هستند كه در عين تكنولوژي بالاتر ،سودآوري اقتصادي نيز داشته باشد پس به طور حتم بايد شبكه هاي موجود در حال حاضر بطور عمده افزايش يابد كه ممكن است در برخي موارد احتياج به افزايش ظرفيت و در مواردي هم احتياج به افزايش كاربردي سرويس موبايل باشد .ودر هر حال بايد مشتركين علاقه مند به ايجاد ارتباط در آينده باشند .زمان هر يك از اين مراحل پيشرفت در نواحي مختلف دنيا متفاوت است و به اين ترتيب اين طراحان موارد مختلفي را براي نسل آينده شبكه بي سيم پيش رو دارند.

 

تمام سازندگان شبكه بي سيم به همراه يكسري كارخانجات و سازمانهاي بين المللي در ITITU هستند و نظرات مختلف در مورد نسل آينده شبكه بي سيم در ITU به نام IMT-2000 شناخته مي شود كه قبلا‏ً نام FPLMTS داشت .

[آریوبرزن 13,988]

قوانين بنيادي IMT-2000

1- ارتباط دو طرفه در هر زمان و در هر جا (از طريق گوشي هاي كوچك ،كم حجم وكم وزن )

2- تنوع بيشتر در سرويسهاي مخابراتي

- امكان برقراري ارتباط سنتي موبايل ( Voice )

- ارسال data با سرعتهاي متفاوت

- سرويس خدمات چند رسانه اي ( Multimedia ) مثل دسترسي به اينترنت ،تصوير

- اتصال بي سيم به اينترنت

- كنفرانس ويدئويي ـ تلفني

- دسترسي انعطاف پذير با سرعتهاي ارسال متفاوت تا Mbit/Sec 2

3- سازماندهي واحد براي ارتباطات بدون وقفه

يكپارچه سازي سيستم هاي سيار مختلف از قبيل سيستم هاي Paging ، Cordless ،شبكه هاي ماهواره اي ،شبكه سلولي وغيره در يك سازمان راديويي واحد كه رنج وسيعي از سرويس ها را ارائه نمايد كه اين مسئله براي اپراتورهاي شبكه كه به منظور رفع احتياجات مشتركين مجبور به عمل همزمان در چندين شبكه بي سيم هستند از اهميت خاصي برخوردار است .

4- يكپارچگي شبكه هاي ثابت و موبايل

- تعميم سرويس هاي شبكه ثابت به شبكه هاي موبايل با كيفيت و كميت بهتر

5- پوشاندن فاصله ارتباطات ( Bridge the Telecommunication Gap )

با توجه به اينكه امروزه فاصله بين كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه نسبت به هر زمان ديگري بيشتر است ، IMT-2000 به عنوان يك سيستم پايه راديويي ،جهت پر كردن اين فاصله به بهترين و مؤثرترين روش ،تمام مزيت هاي شبكه دسترسي بي سيم را براي كمك به كشورهاي در حال توسعه ارائه مي نمايد .

بر طبق نظر طراحان شبكه مهمترين منفعت استفاده از IMT-2000 در كشورهاي در حال توسعه درآينده فراهم كردن سرويس هاي ارتباط راه دور با هزينه كمتر ، گسترش شبكه ، انعطاف پذيري بالاي سيستم ها ،نگهداري سيستمهاي پيشرفته است .

6- انتقال باند وسيع ( Broadband )

استفاده از تكنولوژي انتقال باند وسيع ( Broadband ) مثل ATM .

در سيستمهاي موبايل نسل اول (آنالوگ )يا نسل دوم (ديجيتال ) از پهناي باند كم (Narrowband ) استفاده مي شود .

7- ايجاد قابليت تغييرات نرم افزاري در گوشي ها از راه دور

• تغيير استاندارد هاي پياده سازي شده در تمام گوشي ها هنگام تغيير سيستم

• قابليت برنامه ريزي مجدد در گوشي هامثلاً از طريق اشعه مادون قرمز ( Infrared )

• بهبود كيفيت عملكرد و كاهش نقايص

• افزايش كاربردهاي جديد

8- محيط خانگي مجازي (Virtual Home Enviroment )

- دريافت كليه سرويسها مستقل از مكان (شهر-كشور-قاره)(سرويس Roaming يكسان )

- تنظيم سطح آستانه براي توان كار و راندمان براي هر يك از محيط هاي كاري يا روي واسطه هاي دسترسي (راديويي ، فيبر ، شبكه سلولي يا ماهوارهاي )

- امكان دريافت سرويس هاي يكسان با قابليت انتقال و رمزگذاري منبع ولي با توان كمتر در محيط راديويي نسبت به فيبر از طريق VHS

 

[آریوبرزن 13,988]

اهداف و ويژگيهاي IMT-2000

 

1- جهاني بودن سيستم

- استاندارد جهاني كه در برگيرنده سيستمهاي متنوع بوده ولي وجوه اشتراك بسياري در طراحي دارد .

- بازار براي اجزاء و سخت افزار جهت كاهش هزينه ها

- باند فركانسي يكسان در جهان جهت ايجاد قابليت Roaming

2- سرويسها و قابليت جديد

- ارسال مكالمات ،تصاوير وداده ها با روشهايي بسيار پيشرفته تر از سيستمهاي نسل اول و دوم

- دادن سرويسهايي با كيفيتي در حد سرويس هاي تلفن ثابت

- افزايش راندمان فركانسي وكاهش هزينه ها

- قابليت ارسال data با سرعت هاي متغير از خيلي كم (پيامهاي Page ) تا خيلي زياد (تصاوير متحرك يا فايلهاي كامپيوتري )

- قابليت ارسال يا دريافت با سرعتهاي نا متقارن ( Asymmetrical )

- افزايش امنيت ارسال اطلاعات

- كنترل غيرمتمركز ( Distributed Control ) سرويسها بر مبناي توصيه هاي ITU-T سري Q.1200

- مديريت سيستم بر مبناي توصيه هاي ITU-T سريT.M.3000

3- تكامل سيستمي

- ايجاد امكان براي تكامل سيستمها از نسل دوم به Ii MT-2000 و سيستم هاي درون IMT-2000

- سازگاري سرويسهاي درون IMT-2000 با شبكه هاي ثابت PSTN-ISDN

- ساختار باز( open architecture ) جهت معرفي سرويس هاي جديد و هماهنگي با پيشرفت تكنولوژي

- همكاري با سيستم هاي قبلي I MT-2000

4- انعطاف پذيري و توانايي كار در محيط هاي چند گانه

- قابليت عمل در شبكه هاي متفاوت جهت سرويس دهي با پوشش وسيع و بدون وقفه

- ادغام شبكه هاي زميني و ماهواره اي

- سرويس دهي با بيش از يك شبكه دريك محيط

- سرويس دهي در مكانهايي با چگالي متفاوت مشتركين

- سرويس دهي به كاربران ثابت و سيار در نواحي شهري – روستايي و دورافتاده

- قابليت كار در محيط هاي كاري كاملاً متفاوت ( زميني – دريايي – هوايي )

- ساختار مدولار : سيستم كوچك و ساده آغازين و رشد و تكامل آن به سيستم پر ظرفيت و پيچيده آينده

- هماهنگ بودن با نيازهاي مخابراتي كشورهاي در حال توسعه

- پايانه هاي انعطاف پذير با توانايي عمل در باندهاي فركانسي و محيط هاي متفاوت و با قابليت تعبيه نرم افزار از راه دور

- پارامترهاي اساسي ارسال (پهناي باند ،كيفيت انتقال ،تأخير قابل تحمل ، …..) بر اساس قابليت لحظه اي كانال راديويي قابل تعيين و تغييرباشند .

- راندمان فركانسي بهتر نسبت به سيستم هاي قبلي I MT-2000

[آریوبرزن 13,988]

مشكلات عمده در پياده سازي IMT-2000

 

1- مشتركين موجود

- سرمايه گذاري هاي بزرگ انجام شده روي سيستم هاي نسل اول و دوم

- انتقال مشتركين شبكه هاي سلولي آنالوگ و ديجيتال به سيستم هاي I MT-2000

2- سرمايه گذاري در تكنولوژي سيستم موبايل اوليه

- هزينه مربوط به ساختن ساختارهاي جديد

- هزينه هاي قابل توجه براي upgrade كردن شبكه هاي سلولي آنالوگ به ديجيتال

3- تحول يا تكامل (Revolution or Evolution)

تحول : جايگزيني سيستم هاي گذشته با سيستم هاي مبتني بر I MT-2000

امتياز : جهش در قابليت سرويس دهي

عيب : احتمال شكست به علت بازدهي ناموفق اقتصادي

تكـامل : گذار با برنـامه و تنظـيم از سيسـتم هـا و سـرويـس هاي مـوجـود به سيسـتم هـاي مبتنـي بر IMT-2000

امتياز : سرمايه گذاري مالي قابل قبول وآگاهي بيشتر از تقاضاي كاربران و نيازهاي واقعي شان

عيب : محدود كردن قابليت هاي سرويس نسل سوم به ساختارهاو وسايل موجود و نيز عدم امكان رشد سيستم ها در مسيرهاي مختلف و امكان هدايت به سمت مسائل درون كاربردي

راه حل – انتخاب روشي كه داراي امتيازات هر دو روش تكامل و تحول است ودر عين حال ريسك هر دو را كاهش مي دهدواينكار با مديريت و سازماندهي يكسري از تحولات جزئي وكوچك و هدايت آنها به سمت هدف نهايي امكان پذير است .اين تحولات كوچك از روي تقاضاي كاربران و بازار براي دسترسي به قابليت هاي بهتر سيستم هاي بي سيم مشخص مي گردد .

يكي از مراحل پيشرفت منطقه اي استاندارد قانع كردن بازارهاي منطقه اي و پاسخگويي به نيازهاي زماني آنهاست و اين نشان مي دهد كه هنوز يكي از راه هاي بوجود آوردن استانداردهاي عمومي جهاني بازاراست .

4- Network Modularity

اپراتورهاي شبكه به دلايل تجاري ممكن است تنها به قسمتي از توصيه هاي IMT-2000 بپردازند و به اين ترتيب است كه انواع شبكه ايجاد مي گردد كه نمونه اي از اين شبكه ها عبارتند از :

Access Network – Backbone Network – Service Provider Network و شبكه هاي بدون نياز به اپراتور .

اين امر مي تواند از راه افزايش مشخصات يك شبكه بدون ايجاد مشكلات ديگر در آن شبكه يا شبكه هاي ديگر امكان پذير باشد .

5- رشد سريع – ظرفيت خروج

- ايجاد رقابت در قابليت هاي ساختاري موجود براي پيشرفت مشتركين حاضر

- ايجاد تكنولوژي هاي جديدتر بي سيم براي پاسخگويي به نيازهاي رو به افزايش مشتركين

- قابليت هاي تكنولوژي RFكه ظرفيت مكالمات موجود در يك سلول را افزايش دهد .

- قابليت در تكنولوژي سوئيچينگ و انتقال براي بالا بردن كار آمدي شبكه

6- پيش بيني نيازهاي مشتركين قرن بيست ويكم

- انعطاف پذيري سيستم هاي IMT-2000 جهت انطباق با سرويس ها و نيازهاي جديد

- ايجاد امكان ارسال Data وكار با اينترنت با سرعت بالا

- ايجاد امكان ارتباط با اينترنت بصورت مختلف (ويدئو،تصاوير،گرافيك،صدا، Print ) در همه جا وهر زمان

- امكان دسترسي به سرورهاي اينترنت بر روي گوشي هاي موبايل از طريق صفحات LCD كوچكي كه جهت نمايش متن روي گوشي ها قرار داده شده است .

- سيستمي كه قابليت دسترسي به شبكه هاي Broadband را بر اساس پهناي باند مورد تقاضاي مشترك دارد.

7- افزايش قابليت هاي مديريت شبكه

قابليت مديريتي بر اساس شبكه مديريتي ارتباطات به نام TMN برقرار مي شود .كهTMN يك سبك سازماني مديريتي براي تبادل اطلاعات مديريتي بين انواع مختلف سيستم هاي كاربردي و تجهيزات مخابراتي ايجـاد مي كند .

با توجه به مشخصات سيستم هاي گوناگون IMT-2000 ، قابليت هاي مديريتي پيشرفته اي در بخش هاي مختلف زير مورد نياز است :منابع راديويي ، قابليت تحرك ( Mobility ) ،شارژينگ و حسابداري ، جلوگيري از استفاده غير مجاز ……

8- بر آوردن نيازهاي كشورهاي در حال توسعه

- ايجاد سرويس هاي مخابراتي اقتصادي ، قابل اطمينان و با كيفيت بالا در كشورهاي در حال توسعه

- معرفي شبكه مخابرات راديويي تلفن ثابت در نقاط روستايي يا دورافتاده در كشورهاي در حال توسعه كه فاقد امكانات مخابراتي مي باشند با حداقل سرمايه گذاري اوليه

- سرويس دهي به مشتركين در حال افزايش در كشورهاي در حال توسعه اگر چه اين افزايش بصورت غير قابل پيش بيني و نامتعادل است .

- امكان كار سيستم در محيط هاي نامتعادل با شرايط انتقال سخت يامنابع نيروي محدود ويا دور از دسترس

- معرفي سيستم بر اساس سرويس هاي تلفن ثابت با كمترين سرمايه گذاري اوليه كه اجازه افزايش تعداد كاربران ، مناطق پوشش ،انواع سرويس ها را به همان صورت سرويس هاي موبايل بدهد

- جايگزيني مؤثر سيستم هاي سيمي محلي در مناطق شهري كه قادربه سرويس دهي به رنج وسيعي از كاربران ودر نواحي پوششي بزرگي با همان نرخ ارسال اطلاعات است .

9- اپراتورهاي شبكه ماهواره اي

- شبكه هاي ماهواره اي داراي فاكتورهاي منحصر بفردي در سراسر جهان هستند ،در حاليكه شبكه هاي زميني در كشورها و مناطق متفاوت از قواعدواستانداردهاي مختلف محلي تبعيت مي كنند.

هدف از استانداردهاي IMT-2000 اين است كه مشتركين بتوانند از هر دو قابليت هاي سرويس و كاربردهاي شبكه ها استفاده كنند در عين حال كه يكپارچگي بيشتري براي مديريت اپراتورها بين سيستم هاي زميني و ماهواره اي ايجاد مي شود .