انتقال سيار داده‌ها با فن‌آوري ايراني

محققان گروه پژوهشي مخابرات پژوهشگاه نيرو موفق به طراحي و ساخت مودم راديويي باند فركانس UHF شدند كه امكان انتقال داده در حالت سيار و نيز بين نقاط زيادي را كه در ماطق شهري پراكنده‌اند از جمله سيستم ديسپاچينگ شبكه هاي برق (توزيع و فوق توزيع)، قرائت خودكار كنتورهاي برق ، آب و گاز از راه دور و ميان شعبه هاي بانكي و دفاتر مسافرتي را فراهم مي‌كند.

مهندس دولت جمشيدي، مدير گروه مخابرات پژوهشگاه نيرو و مجري اين طرح در گفت‌وگو با خبرنگار پژوهشي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا) در مورد اين طرح گفت: نياز روز افزون به انتقال داده‌ها، اهميت بسيار زياد تجهيزاتي كه اين عمليات را انجام مي‌دهند آشكار مي‌كند كه عمده‌ اين وسايل مودم‌ها هستند كه در اين ميان مودم‌هاي راديويي براي انتقال داده از كانال‌هاي راديويي استفاده مي‌كنند.

وي در ادامه گفت: با توجه به مزاياي فراوان سيستم‌هاي راديويي براي انتقال دادن مثل هزينه كمتر، سهولت نصب و بهره‌برداري و همچنين كاربردهاي فراوان آنها، پژوهشگاه نيرو از سال ۱۳۷۹ طراحي و ساخت مودم راديويي در باند فركانسي UHF را آغاز كرد و پس از تحقيقات و كوششهاي فراوان مدل NRM400 را به عنوان مودم راديويي باند فركانس UHF با عملكرد نيمه دو طرفه و با نرخ داده ارسالي ۹۶۰۰ بيت بر ثانيه، به عنوان يك جايگزين مناسب براي محيط‌هاي مخابراتي كابلي كه داراي قيمت بالايي هستند ارائه كرد.

وي در مورد ويژگي‌هاي اين مودم گفت: اين سيستم به صورت ويژه براي شبكه‌هاي تله متري و اسكادا و براي كاربردهاي نقطه به نقطه و نقطه به چند نقطه طراحي شده است و بيشتر پارامترهاي سيستم شامل محدوده فركانس،‌ توان خروجي فرستنده و نرخ بيت ارسالي به صورت نرم افزاري قابل تنظيم مي‌باشند و از اين طريق مي‌توان پارامترهاي مودم راديويي را متناسب با هر كاربردي، با توجه به مجوز فركانس اخذ شده، فاصله بين فرستنده و گيرنده و شرايط جغرافيايي آنها و نرخ داده ارسالي مورد نظر به راحتي با نرم‌افزار و بدون نياز به تغيير سخت افزاري تنظيم كرد.
مهندس جمشيدي در ادامه تصريح كرد: به دنبال انجام موفقيت آميز تست هاي عملكردي، محيطي و تست راه دور بر روي محصول اين پروژه، در سال ۸۲ دانش فني مودم راديويي طراحي و ساخته شده در پژوهشگاه نيرو به شركت سازگان ارتباط واگذار گرديد. صنعتي كردن اين سيستم با همكاري بين پژوهشگاه نيرو و شركت سازگان ارتباط صورت پذيرفت و تمام آزمونهاي نوعي بر روي سيستم نهايي به مدل SEM400 مطابق با استاندارد ETS 300-113 در آزمايشگاه مرجع توانير با موفقيت انجام و گواهي كيفيت كالا توسط شوراي ارزيابي توانير براي اين محصول صادر شد.
وي گفت: از جمله ويژگي‌هاي اين مودم، انعطاف‌پذيري بالا به دليل مجهز بودن به ميكرو پروسسور، قابليت تنظيم فركانس كار، توان خروجي فرستنده و نرخ بيت ارسالي سيستم به صورت نرم‌افزاري، بازخواني وتنظيم پارامترهاي سيستم، تست لينك راديويي و ارسال و دريافت داده با استفاده از هر نرم‌افزار استاندارد پورت سريال، مجهز بودن به كدينگ تشخيص خطا (CRC-16 ) و تصحيح خطا (FEC)، فعال شدن خودكار فرستنده با ورود داده (DOX) و دارا بودن قابليت‌هاي Bit Scrambling و Packet Interleaving است.

دكتر جمشيدي در ادامه با اشاره به تائيديه‌هاي مختلف صادر شده براي محصول در تبيين كاربردهاي آن به ايسنا گفت: از كاربردهاي اين مودم انتقال داده ميان تعداد زيادي از نقاط است كه در مناطق شهري پراكنده‌اند از جمله سيستم ديپاچينگ شبكه‌هاي برق (توزيع و فوق توزيع)، قرائت خودكار كنتورها از راه دور، انتقال داده ميان شعبه‌هاي بانكي و دفاتر مسافرتي. از ديگر كاربردهاي اين تجهيزات انتقال داده ميان نقاطي كه دسترسي به خطوط رايج مخابراتي ندارند يا استفاده از

خطوط كابلي پر هزينه مي‌باشد، انتقال داده در حالت سيار، مانيتورينگ شبكه‌هاي هشدار دهنده براي مواردي مثل سيل، آتش‌سوزي و دخول بدون اجازه و نيز سيستم‌هاي تله‌متري براي شبكه‌هاي برق،‌ منابع و لوله‌هاي گاز و نفت، تجهيزات مربوط به مديريت منابع آب و فاضلاب، راه‌آهن، معدن،

صنعت و كشاورزي و هر محلي كه نياز به اطلاع داشتن اين وضعيت شبكه، كنترل سيستم، جمع‌آوري اطلاعات، تشخيص شرايط خطا و محل آن وجود دارد و عمليات كنترل يا تصحيح از راه دور انجام خواهد شد.
وي خاطرنشان كرد: خط توليد مودم راديويي در شركت سازگان ار

تباط راه اندازي شده و پژوهشگاه نيرو از طريق تست نمونه بر كيفيت محصولات توليدي نظارت دارد. در حال حاضر شركت سازگان ارتباط به منظور پياده سازي اتوماسيون پستهاي توزيع شركت برق منطقه اي تهران، طي قراردادي فروش، نصب و راه اندازي لينك هاي راديويي بين ۷۵ پست ۲۰ كيلو ولت با مراكز ديسپاچينگ مربوطه را بر عهده دارد و در مجموع ۸۳ دستگاه مودم راديويي به برق تهران تحويل خواهد داد.

آشناي با شبکه GSM, (ساختار و طراح)
________________________________________
شبکه GSM

مطابق با اصول و تعاريف , بر قراری يک ارتباط تلفنی بين ايستگاههای راديويی متحرک, مانند تلفنهايی که در اتومبيل نصب می شوند ويا توسط اشخاص حمل و نقل می شوند به نام شبکه راديويی سيار معروف است.

در راستای تکامل و پيشرفت سريع تکنيکی شبکه های راديويی سيار که مرهون بکارگيری روشهای ارسال ديجيتالی می باشد شبکه راديويی GSM پديد آمده است.

در اين نوع ارتباط که از مدل ارتباط بين سيستمی باز (OSI) استفاده می شود , BSC تعدادی از BTS ها را کنترل می کند, HLR اطلاعات مشترکين و اطلاعات درجه سرويس و همچنين اطلاعاتی که نشانگر عدم اجازه دسترسی به سرويسهای معين است را دارا می باشد . در ارتباط با هم MSC يک VLR وجود دارد که اطلاعات جزئی تر ,از محل واحدهای سيار فعال هر MSC را دارا می باشد.

مرکز تأييد هويت (AUC) اعتبر شناسايی مشترک را کنترل می کند و در واقع بانک اطلاعاتی ديگری است که شامل پارامترهای تأييديه و الگوريتم رمز کردن های مختلف می باشد که در هنگام اشتراک علاوه بر AUC در کارت الکتريکی به نام SIM که در دستگاه ترمينال دستی نصب می شود و نيز ذخيره می گردد.

 

در شبکه GSM واحد ديگری نيز وجود دارد که مسؤول نگهداری کل سيستم می باشد که به آن OMC گفته می شود.

 

اطلاعات بين MSC و BTS با حجم زيادی رد و بدل می شوند و باتوجه به نوع اطلاعات طی
ساختارهای خاصی ارسال می شوند که به آنها کانالهای منطقی می گويند.

کانالهای منطقی به دو دسته اصلی کانالهای ترافيکی و کانالهای کنترلی تقسيم می شوند.

طراحی شبکه سلولی:

سلول منطقه ای است که هر کدام از ايستگاهها ناحيه ای را پوشش می دهد. برای پوشش راديويی هر سلول از دونوع آنتن می توان استفاده کرد.

۱- آنتن همه جهته

۲- آنتن جهت دار

آنتن همه جهته پرتو يکسان در تمام جهات و بهره يکسان داشته ولی آنتن جهت دار دارای پوشش منطقه ای تحت زاويه سلولها می باشد.

در طراحی سلولی پارامترهای اصلی ذيل در نظر گرفته می شوند:

۱- تعداد مشترکين سيار با پيش بينی افزايش آن در آينده

۲- رفتار ترافيکی مشترکين (ميزان و مدت تقاضا)

۳- کيفيت سرويس دهی از لحاظ ميزان سر شدن

۴- منطقه جغرافيايی

 

در صورتيکه دو ايستگاه ثابت با آنتن های همه جهته داشته باشيم , مرز بين اين دو را که در آن قدرت سيگنال دريافتی از هر دو ايستگاه برابر باشد يک خط مستقيم در نظر می گيرند. بنابراين سلولها را به صورت شش ضلعی منظم در نظر می گيرند . رأس مشترک سه شش ضلعی مجاور به عنوان سايت در نظر گرفته می شود.

خوشه سلولی

از کنار هم قرار گرفتن سلولهايی که دارای فرکانس يکسانی نمی باشند دسته هايی شکل می گيرند که به آنها خوشه سلولی می گويند.

اگر دو سلول با فرکانس يکسان را در دو خوشه سلولی متفاوت در نظر بگيريم يکی از پارامترهای مهم در طراحی, نسبت فاصله دو سلول هم فرکانس (D) به شعاع سلولی ® ميباشد که با q نشان می دهند و معادل است با:

Q=D/R=Sqrt (3K)

براساس فرمول فوق می توان فاصله دو سلول که از يک فرکانس استفاده می کنند را از فرمول ذيل محاسبه می کنند:

D=Sqrt (3k) R

اگر ارسال در نواحی سلولی دارای قدرت يکسان باشد و K فزايش يابد, فاصله استفاده فرکانس D نيز افزايش می يابد و اين فزايش D باعث می شود تا تداخل هم کانال کاهش يابد.

معماري GSM
________________________________________
دوستان عزيز با عرض پوزش از اينكه تاپيك ممكن است تكراري باشد اما سعي شده تا در اين تاپيك بصورت تخصصي براي دوستان علاقمند اطلاعات تهيه شود.

معماري GSM
در شكل پايين معماري سيستم GSM و عناصر تشكيل دهندة آنرا بهمراه رابطهاي آنها مشاهده ميكنيد .

سيستم GSM از تركيب ۳ زير سيستم اصلي بوجود آمده است :
۱٫ زير سيستم شبكه
۲٫ زير سيستم راديويي
۳٫ زير سيستم پشتيباني و نگهداري
در سيستم GSM براي برقراري ارتباطات اپراتورهاي شبكه بامنابع مختلف و تجهيزات زير ساختار سلولي ، نه تنها رابطي هوايي بلكه چندين رابط اصلي ديگر براي مرتبط كردن قسمتهاي مختلف اين سيستم تعريف شده است ( اين رابطها را ميتوانيد در شكل بالا مشاهده نماييد ) .
سه رابط مهم در سيستم GSM در زير آمده است :

رابط A كه ميان MSC و BSC قرار دارد .
رابط A-bis كه ميان BSC و BTS قرار دارد .
رابط UM كه ميانBTS و MS قرار دارد .
رابط ديگري نيز بنام MAP وجود دارد كه پروتكلي استكه ميان عناصر MSC ، VLR ، HLR ، EIR و AUC رد وبدل ميشود .

۱٫ زير سيستم شبكه :
اين سيستم شامل تجهيزات و فانكشنهاي مربوط به مكالمات end-to-end ، مديريت مشتركين ، Mobility مي باشد و نيز مانند رابطي ميان سيستم GSM و مراكز تلفن ثابت ( PSTN ) عمل ميكند .
زير سيستم شبكه ، يك زير سيستم سوئيچينگ مي باشد كه شامل MSC ها ، VLR ، HLR ، AUC و EIR مي باشد .
در زير تعريف كوتاهي از هر يك از اين عناصر ارائه شده است :
MSC : يا مركز سرويسهاي سوئيچينگ موبايل فانكشنهاي راه اندازي مكالمه (call setup) را انجام ميدهد ، رابطي نيز با مراكز تلفن ثابت دارد و فانكشنهايي نيز مانند ارائة صورت حساب مشتركين نيز برعهده اين مركز است .
HLR : يا ثبت كنندة محل HOME يك پايگاه دادة متمركز شامل اطلاعات تمامي مشتركين ثبت شده در يك PLMN است . ممكن است در يك PLMN بيشتر از يك HLR وجود داشته باشد ولي هر مشترك مشخص تنها به يك HLR ميتواند وارد شود .
VLR : يا ثبت كنندة محل visitor يك پايگاه داده شامل اطلاعات موبايلهايي استكه در حال حاضر در حوزة MSC ي كنترلي در حال حركت هستند . در زمانيكه يك MS به حوزة
MSC جديدي وارد ميشود ، VLR ي كه به آن MSCمتصل شده است ، اطلاعات MS مورد نظر را از HLR درخواست ميكند . HLR نيز اطلاعات MS مورد نظر را به آن MSC كه MS در حوزه اش قرار دارد ، ارائه خواهد داد . اگر يكMS بخواهد مكالمه اي برقرار نمايد VLR تمام اطلاعات مورد نياز جهت برقراري مكالمه را ارائه خواهد داد و لزومي ندارد كه در هر لحظه از HLR سوال نمايد . VLR در يك جمله ميتوان گفت ، يك HLR توزيع شده است و شامل اطلاعات دقيقي در مورد محل يك موبايل است .
AUC : يا مركز تعيين هويت به HLR متصل ميش

ود و وظيفة آن آماده سازي HLR بهمراه پارامترهاي تعيين هويت و كليدهاي رمزنگاري استكه اين عمليات براي اهداف امنيتي استفاده ميشوند .
EIR : يا ثبت كنندة هويت تجهيزات يك پايگاه داده استكه در آن شماره هاي بين المللي تعيين هويت تجهيزات موبايل (IMEI) ، براي هر دستگاه موبايل ثبت شده ، ذخيره ميشود .

يكي ديگر از تركيبات زير سيستم شبكه Echo Canceller استكه مسايل آزار دهنده اي ( مانند انعكاس صدا ) كه از طريق شبكة موبايل در زمان اتصال به يك مدار PSTN ايجاد ميشود را كاهش ميدهد .

شبكة IWF يا فانكشن داخل شبكه اي نيز رابطي ميان MSC و ديگر شبكه ها ( PSTN و ISDN )ميباشد .

۲٫ زيرسيستم راديويي
شامل تجهيزات و فانكشنهاي مرتبط با مديريت اتصالات مسير راديويي ، مانند مديريت handover ها مي باشد . اين زير سيستم شامل BSC ، BTS و MS است . MS بطور قراردادي در زير سيستم راديويي قرار گرفته و هميشه آخرين مسير يك مكالمه است و از برقراري يك مكالمه ، بهمراه زير سيستم شبكه ، جهت مديريت mobility ، محافظت ميكند .
IWF=InterWorking Function)
MS داراي قابليتهاي پايانة شبكه و همچنين پايانة كاربر است . هر سلول در سيستم GSM يك BTS با چندين گيرنده وفرستنده دارد . يك گروه از BTS ها توسط يك BSC كنترل ميشوند . پيكربنديهاي مختلفي براي BSC-BTS وجود دارد . برخي از اين پيكر بنديها براي وضعيت ترافيك بالا و تعدادي براي مناطقي با ترافيك متوسط طراحي شده اند . يك BSC فانكشنهايي چون handover و power control را نيز كنترل مينمايد .BSC و BTSبا هم بنام BSS شناخته ميشوند . BSS از ديد MSC بصورت يك رابط كه ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه اي مشخص برقرار ميكند ، به نظر مي رسد . BSS دائما با يك مديريت كانال راديويي ، فانكشنهاي انتقال ، كنترل link راديويي و تخمين كيفيت و مهيا سازي سيستم براي handover ها ، مرتبط است . BSS ميتواند به N سلول پوشش بدهد كه N ميتواند يك يا بيشتر باشد .
زيرسيستم مركز نگهداري و پشتيباني (OMC ) شامل فانكشنهاي نگهداري و پشتيباني تجهيزات GSM ميباشد و پشتيباني رابط اپراتور شبكه را نيز برعهده دارد .
OMC به تمام تجهيزات داخل سيستم سوئيچينگ و BSC متصل ميشود . OMC در حقيقت فانكشنهاي نظارتي GSM يك كشور را انجام ميدهد ( مانند صورتحساب دادن ) و يكي ديگر از مهمترين فانكشنهاي آن هم ، فانكشن نگهداري HLR يك كشور است .
بسته به سايز شبكه هر كشور ميتواند بيشتر از يك OMC داشته باشد . مديريت سراسري و متمركز شبكه نيز توسط مركز مديريت شبكه( NMC) انجام ميپذيرد و OMC نيز مسئول مديريت منطقه اي شبكه ميباشد .
مطالب فوق شرح مختصري در مورد معماري GSM ، عناصر ، فانكشنها و رابطهاي سيستم GSM بود .( مطالب فوق با همكاري يكي از همكاران تهيه وتايپ شده است

مباحث پايه و تخصصي در GSM

________________________________________
با توجه به پيشرفت هاي وسيع در تكنولوژي هاي جديد به خصوص تلفن هاي همراه در چند سال اخير بر آن شدم تا مقالات و اطلاعات فني كاملي را در حد توان ، دانش و تحقيقات خودم در اين رابطه براي كاربران عزيز ارائه كنم .

ممكن است درك مطالبي كه از اين به بعد در اين قسمت خواهم نوشت براي برخي از كاربران دشوار باشد . لذا چندين هدف را از ايجاد اين قسمت مد نظر دارم :
ـ اول اينكه تقريبا همه جاي اين فروم و در اكثر كلوپ ها پرسش ها و رفع اشكال هايي در مورد نحوه كاركرد گوشي هاي تلفن هاي همراه مطرح گرديده كه بعضا بسيار بي محتوا ، ابتدايي و ساده هستند . البته اين خوب است و به هر حال شايد يكي از اهداف اين فروم هم همين است ولي عدم وجود اطلاعات فني جامع و كامل در زمينه شبكه هاي تلفن همراه احساس مي شود .