SMS and EMS and MMS

چكيده

امروزه اكثر مردم جهان از تلفن همراه براي ارتباطات استفاده مي كنند كه با گسترش روز افزون شبكه هاي تلفن همراه سرويس ها و خدماتي كه از سوي اپراتور ها ارائه مي گردد نيز توسعه مي يابد . محبوب ترين اين سرويس ها كه هنوز هم مردم از آن استفاده مي كنند سرويس SMS است

كه امروزه در اغلب تلفن هاي ديجيتال مدرن در دسترس است كه به كاربران اجازه ارسال پيام كوتاه را مي دهد . دومين سرويس نه چندان كاربردي EMS است كه ساختار جديد تري از SMS است كه با آمدن سرويس گسترده تر MMS محبوبيت چنداني پيدا نكرد .سرويس پيام رساني چندرسانه اي ساختار جديد و بهتري است .براي دسترسي به اي سرويس ها نياز به گوشي با قابليت هاي دريافت اين گونه پيام ها را داريم .

كلمات كليدي :

GSM , IS-41 , SMS , SMSC , MSC ,VMS , SS7 , BSC , HLR , VLR , MO-SM ,
MT-SM , PDU , EMS , MMS , GPRS , WAP , MMSC

مقدمه

SMSسرويس پيام كوتاه , نام خدمات جديدي است كه اغلب تلفن هاي ديجيتالي مدرن در دسترس است. اين سرويس به كاربران اجازه ميدهد كه پيام هاي كوتاهي را (حدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ حرف) را به تلفن هاي ديگر ازسال يا دريافت كنند.
معمولاً اين سرويس محدود به كاربران همان شبكه محدود است. براي ارسال يا دريافت پيام هاي SMS كاربران تلفن معمولي بايد مجبور به پرداخت يك مقدار ماهيانه به شبكه سرويس دهنده آنها يا يك مبلغ كوچك به ازاي هر پيام ميباشند. بعضي از شركت ها هم سرويس پيام كوتاه را رايگان در اختيار مشتركان خود ميگذارد.

MMS سرويس پيام رساني چند رسانه اي يا MultiMedia Messaging Service كه بسيار شبيه به سرويس EMS است : ساختار جديد و بهتري از سرويس SMS قديمي است MMS. به كاربران تلفن هايي كه با يكديگر همسازي دارند (تلفن هاي همساز) اجازه ميدهد كه پيام هاي چند رسانه اي را بين يكديگر مبادله كنند. پيام هايي همانند كارت پستال هاي گرافيكي, انيميشنها يا پويا نمايي ها, كليپ هاي ويدوئي, نقشه ها و كارت هاي ويزيت تجاري …
MMS براي نسل سوم سيستم هاي ارتباطي طراحي و بهينه سازي شده است. (G Systems 3)
EMS سرويس پيام افزوده يا Enhanced Message Service ساختار جديد و بهتري از همان سرويس SMS معروف است كه توسط شركت هاي آلكاتل, اريكسون, موتورولا, ئ زيمنس پياده سازي شده است.

EMS امكانات جديدي نظير سيستم همزماني داده (( Over The Air Data Synchronization و پيام هايي با قابليت داشتن آيكن هاي پويا (Animated) يا ثابت, فرستادن يا دريافتن پيام تا ۷۶۰ حرف را دارد EMS.
يك استاندارد باز است به اين معني كه تمامي شركت هاي توليد كننده تلفن هاي همراه ميتوانند از اين استاندارد به راحتي در تلفنهاي خود استفاده كنند. اما شركت بزرگ نوكيا, كه بزرگترين توليد كننده گوشي هاي تلفن همراست از پذيرفتن و به كاربستن اين سرويس در تلفن هاي خود امتناع كرده است و بيستر تمركز خود را در رشد و نمو سيستم MMS گذاشته است.سر نام EMS

همچنين به سيستم پيام رساني فوري (Emergency Messaging System) كه توسط شركت موتورولا تهيه شده است, اطلاق ميشود كه البته اين سيستم مخصوص تجاري است نه براي تلفن هاي همراه .

فصل اول – مقدمه اي بر شبكه هاي تلفن همراه

براي شروع به يك سري مفاهيم در شبكه تلفن همراه مي پردازيم. شبكه هاي تلفن همراه از لحاظ ويژگي به شرح زير هستند . اين دياگرام انواع شبكه ها را از لحاظ سرعت و نوع داده ارسالي مقايسه مي كند و همچنين استاندارد هاي خاص آن شبكه هارا بيان مي كند .

۱-۱ )مفهوم cellular

اين مفهوم به سيستم هاي ارتباطي به خصوص سرويس هاي موبايل بر مي گردد .در AMPS ناحيه هاي جغرافيايي به چندين بخش بنام سلول تقسيم مي شود . هدف از اين تقسيم استفاده بهتر و بيشتر از تعداد محدود فركانسهاي انتقالي است. هر برقراري ارتباط و مكالمه به فركانس تخصيص يافته خودش نياز دارد و مجموع فركانسهاي در دسترس حدود ۱۰۰۰ است . براي support بيش از هزار مكالمه همزمان سيستم هاي cellular يك مجموعه اي از فركانس ها را به هر سلول اختصاص مي دهد و دو سلول مي توانند از فركانس يكسان براي مكالمه هاي مختلف استفاده كنند.

زماني كه شما با تلفن صحبت نمي كنيد تلفن بطور ثابت اطلاعاتي را با tower ارسال و دريافت مي كند كه هدف از اين ارتباط اين است كه سيستم شبكه بايد دائما از موقعيت و وضعيت تلفن همراه با خبر باشد كه همه چيز ok است . به اين مسير ارتباطي بين تلفن و tower كانال كنترلي گفته مي شود . و همين كانال كنترلي مسيري را براي فراهم مي كند .

۲-۱ )شبكه هاي GSM(Global System of Mobile communication)
شبكه GSM يك شبكه گسترده در جهان است كه تقريبا حدود هشتصد ميليون نفر در سراسر جهان بدايل مختلف از آن استفاده مي كنند كه اغلب براي ارتباطات تلفني SMS است .
شبكه GSM در بر دارنده تجهيزات زير است كه البته به دليل گسترده بودن از توضيح تمام قسمت ها خودداري كرده و در آينده به توضيح آن مي پردازيم :
• (ME) Mobile Equipment به عنوان يك ترمينال كه توسط مشترك تلفن همراه حمل مي شود شناخته شده است.

• (SIM) Subscriber Identity Module اين كارت هوشمند وظيفه تشخيص شماره و راهنمايي كاربر تلفن همراه را دارد .
• (BTS) Base Transceiver تمام وظايف راديويي مربوط به كنترل را بر عهده دارد و در واقع ارتباط بين شبكه و MS را از طريق واسط راديويي ايجاد مي كند.
• (TRAU) Trans Coding Rate and Adaption Unit
• (MSC) Mobile Service Switching Center
• (HLR) Home Location Register
• (VLR) Visitor Location Register
• (EIR)Equipment Identity Register

تمام اين قسمت ها در كنار هم PLMN را تشكيل مي دهند.

استاندارد هاي پايه گذاري شده روي GSM : CDMA و TDMA است. يكي از مشكلات اساسي شبكه هاي موبايل كمبود فضاي فركانسي مي باشد كه يكي از روشهاي حل مشكل TDMA است .

فصل دوم – Short Message Servives

۱-۲ )مقدمه
سرويس پيام كوتاه يا SMS نام خدماتي است كه در اغلب تلفن هاي ديجيتال مدرن در دسترس است و به كاربر اين امكان را مي دهد كه در حدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ كاراكتر را ارسال نمايد و هزينه آن ۳۰ درصد هزينه مكالمات معمولي است . اين متد ارسال text بين تلفن هاي همراه ويا از PC يا labtop به تلفن را ميسر مي سازد .كلمه short در واقع به ماكزيمم سايز آن يعني ۱۶۰ كاراكتر اشاره دارد كه شامل حروف – ارقام يا سمبل هاي الفباي لاتين است و براي الفباي زبانهاي ديگر مثل چيني ماكزيمم ۷۰ كاراكتر است .

SMS در اواخر سال۱۹۸۰ براي كار در شبكه با تكنولوژي ديجيتالي كه GSM ناميده مي شود ابداع گرديد.GSM اساس كار اكثر تلفن هاي همراه مدرن سلولي است . هدف مهندسان نروژي از ابداع اين سرويس ايجاد يك سيستم پيام رساني بسيار ساده براي زمان خاموش بودن يا خارج از پوشش بودن تلفن همراه بود.اكثر منابع, ارسال اولين SMS را در سال ۱۹۹۲ در UK مي دانند. در واقع SMS در اروپا متولد شد .سرويس message امروزه لذت بخش ترين سرويس در شبكه تلفن همراه بخصوص در ايران است. استاندارد اروپا براي سيستم هاي ديجيتال بي سيم GSM و در آمريكا IS-41 است .

در شمال آمريكا SMS بطور ابتدايي روي شبكه هاي با سيستم ديجيتال در دسترس بود . اولين پيشگامان اين
عرصه Bell south mobility و Prime co و Nextel بودند .
با وجود تمام محبوبيتي كه SMS در ميان مردم دارد انتقاداتي نيز بر آن وارد است :
۱٫ هزينه اي كه بايد برايش پرداخت در مقابل ديگر سرويس هاي wireless
2. زمان تحويل پيام تضمين شده نيست و در مقابل ترافيك ممكن است ساعت ها به مقصد نرسد .
۳٫ محدوديت آن به text

در مقابل مي توان گفت SMS راه هاي پيشرفت خوبي داشته وگسترش يافته آن EMS است كه اجازه ارسال تصاوير – آيكون و صدا را مي دهد . سرويس پيام افزوده يا Enhanced Message Service ساختار جديد و بهتري از همان سرويس SMS معروف است كه توسط شركت هاي آلكاتل, اريكسون, موتورولا, ئ زيمنس پياده سازي شده است .
EMS امكانات جديدي نظير سيستم همزماني داده (( Over The Air Data Synchronization و پيام هايي با قابليت داشتن آيكن هاي پويا (Animated) يا ثابت, فرستادن يا دريافتن پيام تا ۷۶۰ حرف را داردEMS . يك استاندارد باز است به اين معني كه تمامي شركت هاي توليد كننده تلفن هاي همراه ميتوانند از اين استاندارد به راحتي در تلفنهاي خود استفاده كنند. اما شركت بزرگ نوكيا, كه بزرگترين توليد كننده گوشي هاي تلفن همراست از پذيرفتن و به كاربستن اين سرويس در تلفن هاي خود امتناع كرده است و بيشتر تمركز خود را در رشد و نمو سيستم MMS گذاشته است.
نوع پيشرفته تر ديگر يعني MMS كه اين سرويس اجازه ارسال animation ,audio و فايلvideo را علاوه بر text مي دهد . سرويس پيام رساني چند رسانه اي يا Mulimedia Messaging Serviceكه بسيار شبيه به سرويس EMS است : ساختار جديد و بهتري از سرويس SMS قديمي است .
MMS براي نسل سوم سيستم هاي ارتباطي طراحي و بهينه سازي شده است.(G system 3)
مسيري را يك SMS از مبدأ به مقصد طي مي كند در شكل زير كاملأ واضح است .

زماني كه يك پيام SMS ارسال مي شود اين پيام از SMSC گذشته و سپس از tower بصورت يك
packet داده روي كانال كنترل به مقصد مي رسد .در شكل فوق اين مسير مشخص شده است .

۲-۲ )معماري پايه شبكه براي SMS (IS-41)
شكل زير ساختار شبكه را به خوبي نمايش مي دهد:

Basic Network Architecture for an SMS Deployment

اجزاي شبكه به شرح زير است:
External Short Messaging Entities.1

يك ESME وسيله اي براي دريافت و ارسال پيام هاي كوتاه است .پيام ممكن است در شبكه ثابت يا گوشي موبايل يا مركز سرويس ديگر قرار داشته باشد . ان دسته از پيام ها كه از شبكه هاي موجود ديگر ارسال مي شوند شامل موارد زير است :

VMS – مسئوليت دريافت نگهداري و اجراي پيام هاي صوتي براي مشتركي كه Busy است و يا امكان صحبت را ندارد را بر عهده دارد.
Web – رشد اينترنت دنياي SMS را هم تحت تأثير قرار داده است . پس از طريق اينترنت هم مي توان اقدام به ارسال پيام كوتاه نمود .
E-mail – اكثر برنامه هاي كاربردي SMS توانايي ارسال e-mail را دارند البته بايد SMSC ارتباطات سرور هاي e-mail را support كند .
Others –چندين مكانيسم ديگر براي ارسال پيام مثل شبكه هاي paging .

SMSC.2
SMSC تركيبي از سخت افزار و نرم افزار است كه مسئول relay و store وforward كردن پيام كوتاه بين SME و موبايل است . اين قسمت از شبكه بايد قابليت اطمينان بالا وگنجايش مشترك بالا وگذردهي پيام بالا داشته باشدو به سادگي با رشد شبكهSMS سازگار باشد .

۳٫Signaling Transfer Point
STP يك جزء شبكه است در شبكه هاي هوشمند كه اجازه ارتباطات برمبناي SS7
(signaling system 7) را با چندين عنصر ديگر در شبكه را مي دهند در دسترس است .
BSS – تمام عمليات مربوط به ارسال سيگنال هاي الكترومغناطيس راديويي بين MSC و موبايل توسط BS انجام ميگردد . BS شامل بخش كنترلي وبخش گيرنده وفرستنده است .

۴٫HLR
HLR يك پايگاه داده است كه ذخيره و مديريت دائم وضعيت اشتراك و سرويس را بر عهده دارد . در مقابل پرسش SMSC اطلاعات مسيريابي براي مشترك را در اختيارش قرار مي دهد.و همچنين اگر ايستگاه مقصد در دسترس نباشد به SMSC اطلاع مي دهد .

۵٫VLR
يك پايگاه داده است كه شامل اطلاعات موقتي در مورد موقعيت مشترك است كه مورد نياز MSC است .

۶٫MSC
عمليات switching مربوط سيستم و كنترل تماس ها از تلفن هاي ديگر و سيستم هاي داده اي ديگر را انجام مي دهد . همانطور كه از اسم سوئيچ پيداست اصلي ترين كار آن انتخاب مسير مناسب جهت برقراري يك مكالمه است .ساختار سوئيچ از پردازنده مركزي و حافظه موقت و حافظه جانبي و يونيت هاي واسطه تشكيل شده است كه عمل switching در آنها انجام مي شود و پورت

ها حكم اينترفيس سيستم را دارند البته اين ساختار بسيار ساده شده يك سوئيچ است و المانهاي مختلف ديگري هم درگير مي شوند . اصلي ترين تفاوت سوئيچ موبايل و سوئيچ تلفن ثابت در نحوه تعريف مشترك در سوئيچ است . در تلفن ثابت مشترك به طور دائم در سوئيچ تعريف شده و سرويس هاي جانبي به آن اختصاص داده شده است يعني شماره مشترك هميشگي است مگر اينكه اپراتور تصميم به حذف مشترك بگيرد اما در سوئيچ موبايل وقتي مشترك وارد منطقه تحت

پوشش يك سوئيچ شد فورأ سوئيچ مربوطه اطلاعات كامل مشترك را به طور اتوماتيك از سيستمي به نام HLR كه در بالا توضيح داده شد درخواست مي كند وكپي آن را در حافظه خود ذخيره كرده و به سوئيچ قبلي كه اطلاعات مشترك در آن بوده دستور حذف اطلاعات را داده و سپس HLR آدرس

آخرين سوئيچ كه موبايل درآن قرار گرفته را در خود ثبت مي كند . محلي كه اطلاعات مشترك به طور موقت در آن ثبت مي شود همان VLR است. موقت بودن ثبت اطلاعات در سوئيچ از اين بابت است كه به محض خروج مشترك از منطقه تحت پوشش اطلاعات آن از سوئيچ مربوطه پاك مي شود .پسMSC پيام كوتاه را به يك مشترك خاص از طريق BS مناسب تحويل مي دهد .

۷٫Air Interface
يك بستر ارتباطي كه براي تكنولوژي هاي بي سيم GSM وTDMA وCDMA در نظر گرفته شده است كه داراي استاندارد هاي خاصي براي انتقال سيگنال هاي data وvoice است .

۸٫Mobile Device
گوشي موبايل به همراه سيم كارت است .

Signaling elements(3-2

لايه MAP عمليات هاي لازم براي support پيام كوتاه را تعريف مي كند .براي بدنه هر دو استاندارد يعني استاندارد هاي (IS-41) TIAْْْو ETSI(GSM) لايه MAP تعريف شده است كه از سرويس هاي SS7 استفاده مي كند .
عمليات پايه MAP كه براي فراهم كردن end-to-end SMS لازم است به شرح زير است :

• Routing information request – قبل از تلاش براي تحويل پيام كوتاه SMSC بايد يك سري اطلاعات مسيريابي را براي تأمين MSC دريافت كند . اين راه متشكل پرسش در از HLR ترمينال مقصد است .
• Point-to-Point short message delivery – مكانيزيمي كه براي SMSC فراهم شده تا پيام كوتاه را به MSC بفرستد و از آنجا به موبايل آدرس دهي شده منتقل گردد . سپس آدرسي كه MSC از ايستگاه HLR بدست آورده عمليات تحويل پيام كوتاه سرويس تأييد تحويل را فراهم مي كند . هنگامي كه پيام كوتاه از MSC به موبايل forward گردد اين عمليات بر روي تلفيق با Base station subsystem كار مي كند.

• Short Message Waiting Indication – اين عمليات زماني كه تحويل پيام كوتاه توسط SMSC با مشكل روبرو مي گردد فعال مي شود . در واقع SMSC از HLR مي خواهد زماني كه گوشي موبايل مشترك شناسايي شد و در دسترس بود به او اطلاع دهد كه اقدام به ارسال مجدد پيام نمايد . پيام كوتاه منتظرشناسايي ايستگاه مقصد مي ماند .
در GSM و IS-41 مكانيزم هاي SMS_notification indicator و set_message_waiting_data وجود دارد .

• Service Center Alert – عملياتي كه توسط HLR به منظور آگاه كردن SMSC كه در مورديك موبايل خاص درخواست گزارش داشته و خواستار تشخيص در دسترس بودن آن بوده انجام مي شود . در شبكه هاي GSM و IS-41 اين عمليات از طريق مكانيزم هاي alert_service_center و SMS_notification انجام مي گردد .

Service elements(4-2
SMS شامل چندين جزء سرويس مرتبط با پذيرش و ارائه پيام كوتاه است :

• Message Expiration – SMSC اقدام به ذخيره وارسال پيام كوتاه مي نمايد و سعي مي كند پيام را به مقصد تحويل دهد و اگر مشترك در دسترس نبود اين كار را ادامه مي دهد تا زماني كه عمل تحويل موفقيت آميز انجام گيرد و يا زمان تعيين شده براي نگهداري و تحويل به پايان برسد .
• Priority – يك جزء اطلاعاتي است كه توسط SME براي مشخص كردن پيام هاي اضطراري و با اولويت بالا فراهم مي شود .پيام هاي urgent نسبت به پيام هاي معمولي از اولويت بالاتري برخوردار هستند و زودتر وارد SMSC مي شوند .

• Message Escalation – SMSC پيام كوتاه را بيشتر از زمان expire شدن آن نگهداري نمي كند و بعد از پايان زمان پيام را به سيستم هاي پيام رساني ديگر مثل شبكه هاي paging ويا e_mail سرور ها براي تحويل به كاربر مي فرستد .

بعلاوه SMS يك گزارش از زمان submit پيام در SMSC و شناسايي گوشي تلفن همراه را هم فراهم مي كند .

Subscriber Services(5-2

SMS شامل دو سرويس پايه point-to-point است :
• Mobile –originated short message (MO-SM)
• Mobile –terminated short message (MT-SM)

Mobile-originated short message از گوشي دستي فعال MO به SMSC فرستاده مي شود كه مي تواند به مشتركان تلفن همراه ديگر ويا براي مشتركان ثابت شبكه هايي مثل شبكه هاي paging يا IP network ها كه شامل اينترنت وشبكه هاي خصوصي e_mail است ارسال گردد .
Mobile-terminated short message از SMSC به گوشي تلفن همراه ارسال مي گردد كه مي تواند توسط مشتركين ديگر تلفن همراه به SMSC از طريق MO-SM يا ديگر منابع مثل سيستم voice-mail يا شبكه هاي paging يا اپراتورها submit شده باشد .

براي MT-SM معمولأ يك گزارش مبني بر تحويل پيام به گوشي موبايل به SMSC فرستاده مي شود كه SMSC را از وضعيت ارسال آگاه مي كند .به طور مشابه پيام گزارشي براي MO-SM به گوشي فرستنده ارسال مي شود كه موفقيت يا عدم موفقيت در تحويل پيام كوتاه در گيرنده را اطلاع مي دهد .
بسته به access method ها و نحوه encoding شبكه حامل سرويس پيام رساني point-to-point در شبكه هاي GSM بالاي ۱۹۰ كاراكتر و در شبكه هاي IS-41 بين ۱۲۰تا۲۰۵ كاراكتر فرستاده مي شود .
در شبكه هاي GSM نوع سرويس هاي پيام رساني توسط عناصر اطلاعاتي پروتكل مشخص مي گردد كه مشخص مي كند پروتكل higher-level يا interworking استفاده شده است به عنوان مثال داريم : telex وgroup 3 telex و x.400 messaging و European Radio Messaging System و voice telephone .