تاريخچه و سيرتحول مخابرات در ايران

مقدمه :
امروزه با توجه به نقش انکار ناپذیر و حساس ارتباطات در توسعه ملی جوامع و الزاماً برنامه ریزی‌ها و سرمایه گذاری های کلان و قابل ملاحظه در این بخش وظیفه ی متولیان مخابرات کشور ، جنبه حیاتی و ملی به خود گرفته است . اهمیت اطلاعات و ایجاد حرکت جهانی برای رسیدن به اطلاعات و گذر از شکاف دیجیتالی ، کشورهای جهان سومی را برآن داشته تا تلاش خود را در سطح ملی برای همگانی شدن اطلاعات توسعه دهند .

حوزه ی IT ،حوزه ی بسیارگسترده ای ست که مقوله های فنی و مهندسی مخابرات، رایانه، شبکه‌های اطلاع رسانی ، اینترنت،شهرها و پارک های اینترنتی و تمامی شؤون ارتباطی مخابراتی و اطلاعاتی را دربرمی گیرد.ازاین روی ، مخابرات ایران،درسال های اخیر،همپای دنیا ، گام های موثری دراین عرصه برداشته که سیاستگذاران این عرصه،کارنامه خوبی را ارائه نموده اند ، به گونه ای که تلاش بخش ارتباطات کشور نشان از یک توسعه ی قابل ملاحظه در برنامه های اول تا سوم و ادامه آن نیز در برنامه ی چهارم توسعه دارد .

سير تحول و توسعه ي مخابرات کشور در گذر زمان (سال ۱۲۳۶ لغايت ۱۳۸۵ )
مخابرات در ايران همچون ديگر نقاط جهان با نصب اولين خط تلگراف در سال ۱۲۳۶ هجري خورشيدي يعني چهارده سال بعد از موفقيت مورس ، بين تهران و چمن سلطانيه در نزديكي زنجان (اردوگاه تابستاني ناصرالدين شاه ) تحقق يافت . دو سال بعد خط تلگراف سلطانيه به سمت زنجان و تبريز و جلفا امتداد يافت و به شبكه ی تلگرافي روسيه پيوست . توسعه ی تلگراف بسياري از شهرها را سال به سال در نورديد ، تا اينكه ايران در سال ۱۲۴۸ به عضويت اتحاديه بين المللي تلگراف درآمد . اداره تلگراف در سال ۱۲۵۵ به وزارت تلگراف ارتقاء يافت .
مرحله ی دوم توسعه فناوري مخابرات با نصب تلفن آغاز مي شود . اگر چه اولين خط تلفن در حدود دوازده سال پس از اختراع آن ، يعني سال ۱۲۶۹ در تهران راه اندازي شد ، اما گسترش شبكه تلفن در سرزمین پهناور ايران از سال ۱۳۲۰ شروع گرديد .

در سال ۱۲۶۹ بين دو ايستگاه ماشين دودي و شهــــرري ارتباط تلفني برقرار شد ، بعد از آن بين كامــــرانيه ( شميران ) و عمارت سلطنتي وزارت جنگ ( تهران ) و سپس مقر ييلاقي شاه ( سلطنت آباد) و عمارت سلطنتي تهران ارتباط تلفني داير شد ، در آبان ماه ۱۳۰۵ تلفن جديد برروي ۲۳۰۰ رشته كابل آماده بهره برداري شد ، در مرداد ۱۳۰۸ به موجب مصوبه ای ، رسيدگي به امور تلفن كه در دست شركتها بود ، به وزارت پست و تلگراف واگذار و نام آن وزارتخانه به وزارت پست و تلگراف و تلفن تبديل گرديد . دو سال بعد سهام شركت هاي تلفن براي دولت خريداري و

شركت سهامي تلفن ايران تأسيس شد.پس از شهريور ۱۳۲۰ همزمان با خروج نيروهاي متفقين از کشور ايران، خطوط تلفن جديد ( كارير) كه توسط آنان در ايران تأسيس شده بود ، خريداري گرديد .
روند توسعه كيفي و كمي مخابرات از مرحله تلفن مغناطيسي تا مرحله سیستم خودكار به تدريج ادامه يافت و در سال ۱۳۴۳ استفاده از شيوه ريزموج ( مايكروويو ) در مخابرات ايران آغاز و به دنبال آن در سال ۱۳۴۵ اولين كارخانه مخابراتي ايران تأسيس شد . راه اندازي و بهره برداري از ايستگاه زميني ماهواره اي شهيد قندي ( اسدآباد ) همدان و استفاده از اولين كابل ارتباطي بين شهري PCM بين تهران – كرج و ايجاد مركز آموزش مخابرات اقدامات بعدي بود .
در سال ۱۳۴۹ مركز تحقيقات مخابرات پايه گذاري و در سال ۱۳۵۰ شركت مخابرات ايران با ساختاري جديد متولي توسعه و تجهیز شبکه ی مخابرات كشورگردیدوصنايع مخابراتي راه دور ايران نيزبه منظور توليد تجهيزات مخابراتي راه دور در همين سال شكل گرفت .
با پيروزي انقلاب اسلامي ، آغاز جنگ تحميلي عراق بر عليه ايران ، مانع از توسعه فراگير شبكه مخابرات كشور شد . با اين وجود از سال ۱۳۵۷ تا سال ۱۳۶۳ ، تعداد ۳۵۱ هزار شماره تلفن در كشور داير شد . ۱۳۰۰ روستا دارای ارتباط گردید ، ۱۰۱ شهر ارتباط بين شهري يافتند و ۴۰۸۳ دستگاه تلفن همگاني شهري و راه دور در نقاط مختلف كشور نصب شد .
اولين طرح آزمايش كابل نوري در مركز تحقيقات مخابرات عملي شد و در سال ۱۳۶۴ كارخانه

كابلهاي مخابراتي شهيد قندي يزد تأسيس و در سال ۶۸ به بهره برداري رسيد . در سال ۱۳۶۷ اولين كابل هم محور بين شهري از تهران به اصفهان متصل گردید . در سال ۱۳۶۸ اولين مركز سوئيچينگ ديجيتال دانشگاه تهران به بهره برداري رسيد و در همين سال اولين خط كابل نوري بين شهري بين تهران – كرج اجراء گرديد .
به دنبال اين تحولات در سال ۱۳۷۰ بهره برداري از اولين موج گير ماهواره اي اينمارست شروع شد . در سال ۱۳۷۱ موافقت اصولي براي ايجاد دانشكده علمي و كاربردي مخابرات اخذ گر

ديد . در سال ۱۳۷۲ بهره برداري از اولين موج گيريهاي VSAT توسط شركت مخابرات ايران صورت گرفت . بهره برداري از مراكز SC ديجيتال در هشت شهر كشور و بهره برداري از مجتمع مخابراتي انقلاب اسلامي به عنوان دومين مركز مخابراتي ايران در تهران در همين سال آغاز شد . تحولات مهم در سال ۱۳۷۳ عبارت بودند از توسعه شبكه تلفن تهران به يك ميليون و ۹۴۵ هزار شماره منصوبه و ايجاد شبكه ی تلفن همراه در سال ۱۳۷۴، اساسنامه تأسيس شركت سهامي مخابرات استانها به توسط مجلس شوراي اسلامي تصویب و در اوایل سال ۷۵ اين شركتها فعاليت خود را شروع كردند . در همین سال گسترش شبكه تلفن همراه در سطح ۳۵ شهر و طراحي يك ميليون شماره تلفن همراه ، همچنين اتصال ۹۰ شهر كشور به شبكه ارتباطات داده ها ( ديتا) و توسعه شبكه VSAT به ميزان ۷۰ درصد صورت گرفت ، همچنين در سال ۷۵ مي توان به كسب لوح تقدير يونسكو به دليل ارتباط رساني به نقاط محروم اشاره نمود .
در سال ۷۶ واگذاري يك ميليون و ۷۹۰ هزار شماره تلفن همراه و توليد مراكز پرظرفيت ديجيتال NEAX1 / ITMC با فناوري ژاپن با برخورداري از دانش فناوري مخابراتي در زمينه سيگنالينگ و شبكه ISDN ، در سال ۷۷ بهره برداري از پروژه كابل نوري آسيا ، اروپا (TAE) ، واگذاري سرويسهاي ويژه تلفن ثابت به مشتركين در سطح وسيع را می توان ذکر کرد ، از جمله تحولات سال ۷۸ می توان به دايري بيش از يك ميليون شماره تلفن ثابت ، تأمين ارتباط مخابراتي ۴۳۰۰ روستا ، اجراي بيش از ۲۵۰۰ كيلومتر كابل كشي نوري در سطح شبكه مخابراتي ، تشكيل ستاد مقابله با بحران رايانه در سال ۲۰۰۰ ميلادي و چاپ كتاب ارتباطات در انقلاب اسلامي (۵۷ لغايت ۷۷) اشاره نمود .

در سال ۷۹ آغاز عمليات طرح شماره گذاري نامبرينگ در سطح كل كشور كه با اجراي اين پروژه شبكه مخابرات كشور به ۹۲ منطقه تقسيم گرديده است كه در هر منطقة‌ چندين شهر ، شهرستان و توابع آن را شامل مي شود .
در همین سال واگذاري ۴۷۲ هزار شماره تلفن همراه ، فروش يك ميليون و ۲۵۰ هزار فقره فيش تلفن همراه ، دايري يك ميليون و ۱۰۰ هزار شماره تلفن ثابت ، تأمين ارتباط مخابراتي ۵ هز

ار روستا ، تغيير ساختار مبني بر پروژه تجديد ساختار صورت گرفته در ITU و ادامه خصوصي سازي برخي خدمات و فعاليتهاي مخابرات صورت گرفته است .
تحولات بخش مخابرات کشور در سال ۸۰ شامل ادامه اجراي طرح شماره گذاري نامبرينگ در سراسر كشور ، دايري يك ميليون و ۱۲۴ هزار شماره تلفن همراه ، افتتاح شبكه ی ديتا در تهران با ظرفيت ۱۰۰۰ پورت ( يك ميليون نفر كاربر و ۵۰ شبكه اختصاصي ) ، افتتاح سيستم بي سيم محلي (WLL) ، طراحي پروتكل سيگنالينگ شماره ۷ در سوئيچ ۵K ، استفاده از سيستم مخابراتيdebit card ، اتصال ايران به شبكه تلفن همراه اروپا و ارائه سرويسهاي نوين تلفن ثابت به مشتركين می باشد .
در سال ۸۱ نیز می توان به مواردی از جمله نخستين مرحله واگذاري تلفن همراه ماهواره اي ثريا در كشور ، راه اندازي اولين تلفن امداد جاده اي در كشور ، جايگزيني سوئيچ بين الملل ISC1 به منظور سهولت برقراري ارتباطات بين الملل و افزايش كارايي شبكه ، توسعه ارتباطات روستايي به طوريكه ۸۹ درصد روستاهاي بالاي ۲۰ خانوار داراي ارتباط مخابراتي گرديده اند و برخورداري از ضريب نفوذ تلفن ثابت معادل ۷۳/۱۹ درصد ذکر نمود .
از جمله اقدامات مخابرات در سال ۸۲ ، اجراي طرح نامبرينگ شماره تلفن هاي همراه در سراسر كشور ، تهيه طرح جامع شبكه ملي ديتا در برنامه ی سوم توسعه ، تغيير نام وزارت پست و تلگراف و تلفن به وزارت ارتباطات و فناوري اطلاعات ، رسيدن به شبكه ارتباطات ثابت با ۳/۱۵ ميليون مشترك ، برخورداري از شبكه تلفن همراه با ۴/۳ ميليون مشترك ، ۴۰ هزار روستاي داراي ارتباط

در سراسر كشور ، تعداد شهرهاي تحت پوشش تلفن همراه به ميزان ۷۰۸ شهر ، تعداد ۵۱۶۸ نقطه داراي ارتباط بين شهري و ظرفيت شبكه انتقال اطلاعات به ميزان ۱۱۱۲۵مگابيت و ايجاد شبكه انتقال اطلاعات در ۳۳۱ شهر ، ارائه سرويسهاي ويژه تلفن همراه از جمله سرويس SMS در سطح وسيع به مشتركين ، فروش فيش تلفن همراه در سراسر كشور به تعداد ۶/۵ ميليون فقره ، تحقق تغيير ساختار مخابرات در كشور به طوريكه شركت مخابرات ايران به يك شركت مادر تخصص شامل ۳۰ شركت استاني تلفن ثابت ، ۳ شركت جديد شامل شركت ارتباطات زيرساخت ، شركت ارتباطات سيار ، شركت فناوري اطلاعات مي باشد كه با این اقدام و تفويض اختيار به شركت هاي جديد روند توسعه مخابرات شتاب بيشتري گرفته و گامهاي عظيمي در راستاي توسعه شبكه ي عظيم مخابراتي برداشته اند .
شبکه مخابرات کشور در پایان سال ۸۳ دارای ۱۷ میلیون و ۷۹۸ هزار مشترک تلفن ثابت از نوع

سیستم دیجیتال ، ۵ میلیون و ۷۵ هزار مشترک تلفن همراه ، ۴۳۸۰۰ روستای دارای ارتباط ، ضریب نفوذ تلفن ثابت معادل ۳۲/۲۶ درصد ، ظرفیت شبکه انتقال اطلاعات به میزان ۷۶ هزار و ۹۱۰ مگابیت ، ۵۸۴ هزار ترانک بین شهری ، یک میلیون کانال انتقال ، ۸۵۱ شهر تحت پوشش تلفن همراه و ۵۱۴ شهر تحت پوشش شبکه انتقال اطلاعات ، ۶ هزار و ۲۸۰ نقطه دارای ارتباط بین شهری ، شبکه فیبر نوری به میزان ۳۰ هزار کیلومتر در سطح کل کشور ، ارتباط رومینگ بین الم

لل با ۲۷ کشور جهان می باشد و از جمله اقدامات در این سال علاوه بر موارد مذکور شامل ارائه مجوز واگذاری ۷ میلیون شماره تلفن ثابت و همراه به بخش خصوصی،راه اندازی نخستین مرکز جامع خدمات کاربردی فناوری اطلاعات روستایی کشور در روستای قرن آباد از توابع گرگان –ابلاغ قانون شرح وظایف و اختیارات وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات ، برگزاری پنجمین نمایشگاه

بین المللی مخابرات ، فناوری اطلاعات و شبکه ها (تلکوم ۲۰۰۴ میلادی ) در نمایشگاه بین المللی تهران و فراهم شدن امکانات زیرساختی شبکه ی تلفن همراه کشور می باشد .
در سال ۸۴ گامهای بلند و موثرتری در توسعه و تجهیز شبکه ی مخابرات کشور برداشته شده است ، به طوریکه كاهش ۵۰ درصدي تعرفه هاي اينترنت در كشور ، بهره برداري از پروژه هاي ملي شارع با ظرفيت ۵ هزار مگابيت ـ افتتاح شبكه ی تلفن همراه اعتباري در تهران و واگذاري ۴۵۵ هزار و ۸۵۵ شماره تلفن همراه اعتباري ، افتتاح شبكه ی ملي فيبرنوري به ميزان ۵۶ هزار كيلومتر كه

۹۰۰ شهر كشور را به هم متصل مي كند با هزينه اي معادل ۶۶۰ ميليارد تومان ، راه اندازی ۲ هزار دفتر خدمات ICT روستايي با هزينه اي معادل ۶۲ ميليارد تومان ، افتتاح نخستين مركز خدمات داده اينترنتي در ايران به منظور ايجاد فضاي امن اطلاعاتي در داخل كشور ، كاهش ترافيك اينترنتي و در راستاي آزاد سازي بخشي از فعاليتها و اطلاع رساني به بخش خصوصي ، انعقاد قرارداد با شرك

ت آفريقاي جنوبي (MTN) به منظور راه اندازي شبكه اپراتور دوم تلفن همراه ، اجرای طرح هشت رقمی شدن شماره تلفنهای مشترکین تهرانی ، ثبت نام تلفن همراه در سراسر كشور كه در

اين مرحله تعداد حدود ۸ ميليون فقره فيش توسط متقاضيان خريداري گرديده است .
افتتاح پروژه ي كابل دريايي ايران – كويت به طول ۳۲۵ كيلومتر ، ۱۲ رشته اي ، اجراي فيبرنوري در شبكه مخابراتي كشور به ميزان ۲۶ هزار كيلومتر در سال ۸۴ و رسيدن به شبكه ي فيبرنوري به ميزان ۵۶ هزار كيلومتر ، برخورداري از شبكه تلفن ثابت با ۲۰ ميليون و ۳۴۰ هزار مشترك ، بيش از ۸ ميليون و ۵۱۰ هزار مشترك تلفن همراه ، ۲۶ هزار کیلومتر جاده و ۹۹۹ شهر تحت پوشش، ضريب نفوذ تلفن ثابت و همراه به ترتيب ۲۹٫۷۱ و ۱۲٫۵ درصد ، ۴۷ هزار و ۹۵۵ روستاي داراي ارتباط ، برقراري رومينگ بين الملل با ۷۸ كشور جهان ، بهره مندی ۸٫۵ ميليون مشترك از سرويس SMS و ۲۱۹ هزار مشترك از سرويس VMS ، تعداد آنتهاي BTS در سراسر كشور بيش از ۶ هزار و ۵

۶۲ آنتن ، يك ميليون كانال انتقال ، تعداد پورتهاي واگذار شده به ميزان ۱۷۲۴۴ پورت ، ۷۱۶ شهر تحت پوشش فناوري اطلاعات ، تعداد ۳۰۰۰ مشترك X.25 ، ظرفيت شبكه انتقال اطلاعات به ميزان ۱۰۶ هزار و ۱۴۰ مگابيت ، تعداد تلفنهاي همگاني شهري و راه دور در سطح كل كشور به ميزان ۱۴۴ هزار و ۵۷۰ دستگاه و . . . از جمله این اقدامات در سال ۸۴ می باشد . ه است به طوریکه در سال ۸۵ بیش از دو میلیون و ۳۲۷ هزار شماره تلفن ثابت و ۶ میلیون و ۸۴۸ هزار شماره تلفن همراه در سراسر کشور دایر گردیده و در این مقطع بیش از سه هزار و ۱۰۳ روستا دارای ارتباط مخابراتی ، ۱۷ شهر تحت پوشش تلفن همراه ، ایجاد شبکه انتقال در ۲۲۶ شهر ، دايري ، ۱۵۸۰۰ دستگاه تلفن همگانی شهری و ۱۴۶۰۰ دستگاه تلفن همگانی راه دور و … از جمله این اقدامات است.
و در پايان سال ۸۵ شبکه ي مخابراتی کشور دارای ۲۲ میلیون و ۲۶۲ هزار مشترک تلفن ثابت ، ۱۵ میلیون و ۳۸۵ هزار مشترك تلفن همراه ، ضریب نفوذ تلفن ثابت و همراه به ترتیب معادل ۵۷/۳۲ درصد و ۲۰/۲۲ درصد ، ۳۱۲۰۰ کیلومتر جاده و ۱۰۱۶ شهر تحت پوشش تلفن همراه ، نصب ۱۰۲۹۸ آنتن BTS ، برقراری ارتباط رومینگ با ۸۰ کشور جهان (۱۶۲ اپراتور) ، ارایه سرویس SMS به تمام

ی مشترکان و ارایه سرویس VMS به ۲۶۱ هزار مشترک ، شبكه فناوري اطلاعات ، داراي ۱۴۲۴ مركزديتا، ۱۶ هزار و ۳۹۲ پورت قابل دسترسي ديتا و ۸۶ هزار و ۶۲۷ پورت منصوبه و ۹۴۲ شهر تحت پوشش و افزايش پهناي باند بين الملل به ميزان ۷۴۵۲ مگابيت بر ثانيه و تعداد كاربران اينترنت به ميزان ۱۲ ميليون كاربر ، ۱۶۷ هزار دستگاه تلفن همگاني شهري و ۸۹ هزار دستگاه تلفن هم

گاني راه دور و اجراي ۷۵۰۰۰ كيلومتر فيبر نوري در سطح شبكه مخابراتي كشور و ۲۲۸۲ روستاي برخوردار از خدمات ICT روستايي .
* درضمن بهره برداری آزمایشی اپراتور دوم درچندشهرکشورو آغازواگذاری تلفن همراه ایرانسل به متقاضیان در تهران ، و چندشهركشوركه تاپايان سال ۸۵ بيش ازيك ميليون تلفن همراه ازطريق شركت ايرانسل دايرشده است،اجرای دومین بخش بهینه سازی شبکه تلفن همراه کشور،افتتاح مسیرفیبرنوری ایران_ افغانستان به طول۱۵۰ کیلومتر۱۲ رشته ای ، ثبت نام تلفن همراه در بهمن ماه ۸۵ و دايري فيشها قبل از پايان سال ، ازجمله اقدامات سال ۸۵ مي باشد.
لازم به توضیح است خصوصي سازي در بخش مخابرات كشور و فراخوان همكاري با هدف آزاد سازي ،جلب مشاركت بخش خصوصي در توسعه ی شبكه مخابراتي و سرويسهاي نوين ارتباطي بوده است كه از جمله مواردی که در راستای تحقق این مهم در سالهای گذشته تا کنون انجام گرفته

شامل‏‏:
بهره برداري و نگهداري ( شبكه ـ ساختمان ـ خطوط بين شهري و … ) تلفن ثابت ، توسعه و تأسيس مراكز مخابراتي و همچنين امور مربوط به نگهداري و بهره برداري مراكز مخابراتي، واگذا

ري بيش از ۲ ميليون شماره تلفن ثابت از طريق بخش خصوصي ، انعقاد قراداد واگذاري ۲ ميليون تلفن همراه اعتباري از طريق بخش خصوصي ، واگذاري بخش پي جو به طور كامل به بخش خصوصي ، امضاي قرارداد ماهواره زهره با شركتهاي روسي به منظور در مدار قرار گرفتن اين سيستم ، انجام مراحل اوليه قرارداد با اپراتور دوم و سوم به منظور توسعه شبكه تلفن همراه كشور (شرکت MTN کشور آفریقای جنوبی) و راه اندازی شبکه ایرانسل در كشور، واگذاري امور خدماتي شركت به بخش خصوصي، واگذاري امور مربوط به خدمات اطلاع رساني و اينترنت به ISP ها و ICP و تعداد ۳ هزار مشترك X.25 ، واگذاري امور طراحي، نصب و راه اندازي شبكه تلفن همراه و ثابت ، قراردادهاي GC، تشكيل دفاتر خدمات ارتباطي – امور مشتركين تلفن همراه ، فراهم آوردن زمينه حضور كارخانجات وابسته در بورس و . . . . می باشد .
معرفی سیستم جهانی ارتباطات سیار
معرفی
ارتباطات سلولی تاکنون در بین سیستم های مخابراتی بکارگرفته شده، دارای بیشترین رشد و جهش بوده است امروزه درصد بسیار زیادی از مشترکین تلفنی که دائما نیز در حال افزایش می باشند از مخابرات سلولی استفاده می کنند. در دراز مدت می توان ارتباطات تلفنی دیجیتالی سلولی را روش همگانی ارتباط دانست. بازار ارتباطات موبایل با استاندارد CEPT اروپائی با رشد

سریعی مواجه شده است. این رشد تحت تأثیر عوامل بازار، پیشرفت های تکنولوژیکی و همکاریه

ای جدیدی در زمینه های اجرا و استاندارد سازی سیستم های جدید بوده است. استاندارد GSM که بر پایۀ CEPT اروپایی عمل می کند بر مبنای این استانداردها می باشد. سیستم جهانی ارتباطات موبایل بصورت نسل بعدی سیستم ارتباطی سلولی دیجیتالی موبایل برای CEPT اروپایی توسعه یافته است. کار استاندارد سازی در این سیستم در اوایل سال ۱۹۹۰ کامل و در سال ۱۹۹۱ پیاده سازی آن انجام شد. در سال ۱۹۹۱ کارگزاران شبکه در ۱۷ کشور که دارای استاندارد CEPT بودند تفاهم نامه ای (MOU ) را امضا و بر طبق آن سیستم GSM را قبول نمودند.
در سال ۱۹۸۷ کنفرانس گروه تخصصی موبایل تحت حمایت CEPT برگذار شد. هدف از این کنفرانس تعیین استاندارد ارتباطات سلولی برای اروپای متحد بود که باید در سال ۱۹۹۱ پیاده سازی آن آغ

از می شد. در توسعه توصیه نامه های اولیه ۱۳ کشور دخیل بودند. در ابتدا ۱۸ کشور تصمیم به قبول استاندارد اولیه گرفتند. از آن زمان تاکنون GSM با گسترش همکاری کشورها، توسعه یافته است. در حال حاضر توصیه نامه های GSM برای ۲۶ کشور “کدهای رنک” را فراهم کرده است

.
هنک هنگ و استرالیا نیز GSM را قبول کردند. در اروپا چندین سیستم سلولی بزرگ مانند Nordic Mobile Telephone (NMT) در کشورهای شمالی و Total Access Communication System (TACS) در انگلستان در حال کار بودند. در کشورهای دیگر اروپای غربی سیستم های موبایل مطابق جدول ۱-۱ عرضه گردید. کیفیت، ظرفیت و منطقه پوشش در هر کشور بطور گسترده ای متفاوت بوده، و تقاضا در اکثر موارد از پیش بینی های انجام گرفته فراتر رفته بود. در اکثر موارد استفاده از سیستم های تلفنی موبایل مختص داخل کشور بود و استفاده از آن ها در ارتباطات خارج کشوری غیر ممکن بود. در نتیجه برای استفاده گسترده از تلفن های سیار در تمام اروپا نیاز به یک سیستم واحد احساس می شد. GSM استاندارد دیجیتالی تلفنی موبایل برای اروپای متحد می باشد که توسط انجمن استاندارد مخابراتی اروپائی (ETSI) مشخص گردیده و در نتیجه آن، مشترکین موبایل می توانند تلفنهای سیار خود را در تمام اروپا استفاده نمایند. رشد GSM از سال ۱۹۹۱ تا سال ۱۹۹۴ در شکل ۱-۱ نشان داده شده است.

قبل از سال ۱۹۸۰ بازار ارتباطات سلولی اروپا متأثر از تعداد زیادی از استانداردهای آنالوگ ناسازگار (مانند NMT و TACS) بود که این خود باعث محدود شدن ارتباطات در تمام کشورها و نیز فقدان صرفه اقتصادی نیز می گردید. در آن زمان ارتباطات موبایل به سرعت گسترش یافت به طوریکه مبین رشد شتابدار در آینده بود. این موارد در مجموع مایه تأسف بسیار بود زیرا در سال ۱۹۹۰

برای حرکت فزاینده مشترکین در تمام اروپا و انتظار دریافت سرویس حتی در خارج از کشورها باید چاره ای اندیشیده می شد. مسئولین مخابرات اروپا برای حل مسائل فوق سه تصمیمی زیر را اتخاذ نمودند.
ابتدا در سال ۱۹۸۲ باند فرکانسی MHz 890 تا MHz 915 و MHz 935 تا MHz 960 برای استفاده از سیستم های سلولی اختصاص یافت و نسل بعدی سیستم سلولی برای اروپا با باند اختصاص یافته جدید MHz 25×۲ تشکیل گردید.
در سال ۱۹۸۵ تصمیم به پیاده سازی سیستم دیجیتالی گرفته شد و مرحله بعد انتخاب دو روش باند پهن و باند باریک بود.
در سال ۱۹۸۷، GSM به این نتیجه رسید که سیستم تلفنی دیجیتالی که بصورت TDMA کار می کند پاسخ بهینه ای برای آینده می باشد و راه حل TDMA باند باریک بدلیل چند مزیت بکار گرفته شد. بطور ویژه یک سیستم TDMA دارای مزایای زیر می باشد:
• امکان تقسیم کانال و نیز کدینگ پیشرفته صحبت که منجر به بهره طیفی بهبود یافته می شود را دارا می باشد.

• سرویس های بسیار متنوع تر از حالت آنالوگ را عرضه می کند.
• قابلیت های ISDN را داراست.
• از طرف سازندگان تجهیزات جدید قویا می گردد و این امر منجر به کمتر شدن قیمت سیستم می گردد.

• علاوه بر امکان حفاظت از اطلاعات سیستم، می توان آن ها را به طور قابل ملاحظه ای توسعه داد.
گسترش چنین سیستم هایی به مشترک امکان استفاده از گوشی خودش را در تمام اروپا می دهد. از نقطه نظر یک کاربر، سیستم متحد اروپائی با اینکه شامل چندین سیستم مختلف که توسط اپراتورهای مستقل اداره می شوند می باشد، به عنوان یک سیستم واحد انگاشته می شود.
واسط های کلیدی مهم سیستم دارای استاندارد شده تا از ظهور تعداد زیادی از واسطهای اختصاصی، که منجر به از دست رفتن معیار اقتصادی می گردند، جلو گیری گردد.
بنابر این سیستم توسط قالب های عملیاتی ساختمانی و واسط هایش مشخص گردید. این ابتکار با ملاحظه تکنولوژی، تقاضا و نیاز برای استاندارد سازی در زمان درستی رخ داد. در اروپا بین توسعه در زمینه های مخابراتی و سیاست ـ همانند هر جای دیگر ـ اثر متقابلی وجود داشت که منجر به حرکت به سوی استاندارد سازی در تمام زمینه های می شد.
گروه مطالعاتی ۸ CCIR در اواسط دهه گذشته به این نکته پی برد که سیستم های مختلف مخابراتی سیار زمینی همگانی آینده (FPLMTS) در کشورهای مختلف تحت مطالعه هستند. CCIR عمل همسان سازی پیشرفت های مختلف و تشکیل لیستی از توصیه نامه ها را به عهده داشت. گروه مطالعاتی ۸ CCIR تصمیم به تعیین گروهی ویژه به نام گروه کاری موقتی (IWP ) برای مطالعه این موضوع مهم و تعیین اهداف کلی سیستم FPLMTS که شامل انتخاب مناسب باند یا باندهای فرکانسی که معرف مشخصات لازم سیستم ها می باشند گرفت. در این سیستم باید گستره وسیعی از سرویس ها مانند صوت، داده و غیره لحاظ شده که باید سازگاری در فراگردی در داخل یا خارج کشور را دارا باشند.

اهداف FPLMTS
بعضی از اهداف اولیه FPLMTS در زیر بیان شده اند:
۱٫ ایجاد اسکلت برای تداوم گسترش سرویس های شبکه و دستیابی به سرویس ها و قابلیت های شبکه ثابت (PSTN/ISDN) با ملاحظه محدودیت های انتقال رادیویی، استفاده از طیف و معیارهای اقتصادی.
۲٫ اجازه به کاربران شبکه ثابت و سیار برای استفاده از سرویس ها، صرف نظر از محل (یعنی فراگردی در داخل یا خارج کشور).

۳٫ ساختاری باز که راه ساده ای برای استفاده از پیشرفت های تکنولوژیکی و کاربردهای مختلف می باشد را فراهم می کند.
۴٫ امکان همزیستی و اتصال داخلی با سیستم های موبایلی که از لینکهای ماهواره ای مستقیم استفاده می کنند را فراهم می کند.

۵٫ فراهم کردن مشخصه و شماره های PSTN/ISDN واحد برای کاربر مطابق با توصیه نامه های مناسب ITUT.
6. ارائه سرویس هایی که حدالامکان قابل دسترس در PSTN/ISDN و شبکه های عمومی دیگر بوده با ملاحظه اختلافات در مشخصه های محیط های رادیویی موبایل و شبکه ثابت.
۷٫ فراهم کردن باند فرکانسی مشترک برای ایجاد سازگاری عملیاتی مورد نظر و مؤثر بین سیستم ها. در اصل یک باند فرکانسی مشترک در بعد جهانی مورد نظر است. به طور منطقی این وضعیت باید از طریق باند سیگنالینگی مشترک و همپوشانی کافی باندهای ترافیکی فراهم گردد.
با توجه به دلایل ذکر شده برای گسترش سیستم GSM، زمینه ها، نیازمندی های عملیاتی و فنی GSM را به طور کامل توضیح می دهیم. در بخش ۱-۵ سرویس مختلف عرضه شده توسط GSM به علاوه محتویات کتاب و نتیجه گیری ها توصیف می گردند.

سابقه GSM
تعیین مشخصات سیستم GSM در اروپای غربی متحد در سازمان CEPT آغاز گردید و در آن جا کار گروهی برای تدوین توصیه نامه ها به طور رسمی در زمینه های مختلف مخابراتی پذیرفته شد. با این وجود، در هر کشور، استفاده از یک یا چند توصیه نامه برای هر سرویس معین، تصمیمی ملی و داخلی به شما می رفت.
بهر حال نیاز به تعهد بیشتری در مورد GSM احساس می شد. سیستم نیاز به دربرگیری مفهوم فراگردی بین المللی داشت و موفقیت آن در یک کشور بسته به گستردگی سیستم در کشورهای دیگر داشت. توسعه و تولید تجهیزات سیستم نیاز به سرمایه گذاری های بزرگ صنعتی داشت و فقط در صورت وجود بازارهای ملی مختلف توجیه اقتصادی داشت. در این زمینه یک تفاهم نامه در اواسط سال ۱۹۸۶ تهیه و اولین بار توسط ۱۲ کشور در سپتامبر ۱۹۸۷ امضاء گردید.
کار تعیین مشخصات سیستم GSM بعدا به ETSI، منتقل گردید. این سازمان مسؤل استانداردسازی و تفاهم نامه ها گردید و به عنوان سازمانی مناسب برای بحث درباره موضوعات عملیاتی تعیین گردید. هدف اصلی از GSM-MOU فراهم آوردن چارچوبی برای تمام اندازه گیری های اجباری می باشد که باید توسط همه امضاء کنندگان جهت اطمینان از افتتا

ح همه سرویس های تجاری در کشورهایشان تا سال ۱۹۹۱ صورت پذیرد. نیز کارگزاران شبکه در هر کشور باید طراحی شبکه ها را چنان توسعه پذیر انجام دهند که مسیرهای انتقال بین کشورهای امضاء کننده هر چه سریعتر تحت پوشش سیستم های مورد نظر قرار گیرند. تا سال ۱۹۹۱ تمام شهرهای بزرگ و فرودگاه های اصلی، تا سال ۱۹۹۳ ارائه سرویس های ویژه و تا سال ۱۹۹۷ فراگردی کامل در اروپا مانند جدول ۱-۲ در اولویت کار قرار گرفتند.

جدول ۱-۲
مراحل مهم یک سیستم موبایل
سال رویداد
اواسط ۱۹۹۱ در شهرهای بزرگ
برقراری برخوانی های ناگهانی، انتقال برخوانی و استثناء برخوانی
اواسط ۱۹۹۳ فراگردی در داخل شهرهای بزرگ
ایجاد سرویس های پیام کوتاه SMS، FAX و نگهداری برخوانی
اواسط ۱۹۹۵ فراگردی در تمام اروپا
اطلاعات بلادرنگ و ایجاد انتظار مکالمه و مکالمات کنفرانسی

نیازمندی های عملیاتی در GSM
لیستی از نیازمندی های توسعه یافته عملیاتی برای GSM در زیر آمده است:
• امکان کیفیت صوتی بالا و سلامت لینک.
• بهره طیفی بالا.
• وجود سیستم های مشابه در تمام کشورها (هماهنگ سازی و استاندارد سازی در اروپا).
• امکان فراگردی داخل کشوری (فراگردی خارج کشور نیاز به استاندارد سازی واسط هوایی دارد).
• قابلیت انعطاف بالا (وجود معماری باز که منجر به امکان معرفی سرویس های جدید در آینده می گردد).
• یکپارچگی با ISDN.
• وجود قابلیت های امنیتی.
• امکان استفاده از تعدادی از خصوصیات اضافی مانند سرویس

پیام کوتاه و استفاده از سیستم فاکیسمایل …
• سیستم با قبلیت معرفی آسان.
• هسته ارزان قیمت.
بعضی از نیازمندی های سیستم توسط کمیته های ارشد CEPT صریحا معین نشد و در مقابل استقلال زیادی برای سیستم GSM حاصل که در نتیجه آن کمیته توانست به بهترین شکل به مصالحه ای بین نیازمدی های ناسازگار مانند صرفه جویی طیفی، قیمت پائین و کیفیت بالای صحبت دست یابد. یک دلیل برای این انعطاف کمیته، آن بود که در آن زمان هنوز استفاده اصلی چنین سیستمی مشخص نبود. چون در اوایل ۱۹۹۰ کاربرد اصلی سیستم برای ارتباطات صوتی بود لذا منطقی به نظر می رسید که سیستم اساسا یک سیستم صوتی انگاشته شود. ولی به تدریج نیاز برای ارائه سرویس های پیشرفته داده احساس گردید. سیستم باید دارای حداقل مشخصات سیستم های موجود نسل اول مانند مشخصات بهره طیفی هزینه دستگاه موبایل، هزینه شبکه هسته، در دسترس بودن ایستگاه های دستی، و نیز همان کیفیت ارسال صحبت و سادگی معرفی سرویس های جدید باشد. برای رقابت با سیستم نسل اول، سیستم GSM باید حداقل در یکی از زمینه های فوق بر سیستم های نسل اول برتری داشته و به تدریج در دراز مدت این سیستم بتواند در تمام زمینه های دیگر نیز بهبود یابد.
یک سؤال مهم این بود که تا چه اندازه باید در کار تعیین مشخصات GSM جلو رفت. یعنی سیستم ها برای اینکه در تمام کشورها یکسان شوند تا چه اندازه باید مشخص گردند و مشخصات سیستم ها چقدر باید در اختیار کارگزاران و تولید کنندگان قرار گیرند. واضح است که بدون واسطهای هوایی یکسان در تمام شبکه ها، مشترکین قادر به فراگردی آزادانه بین شبکه ها نیستند. این نیازمندی، حداقل مقدار لازم برای استاندارد سازی بوده و لذا مورد توجه قرار گرفت. ممکن است بعضی از افراد مشخص شدن همه موارد در سیستم از جمله سخت افزار ایستگاه موبایل (MS) و حتی اجزاء دیگر سیستم را یک امتیاز بدانند. در هر صورت در انتها برای اینکه در سیستم تمام جزئیات مشخص نگردد موافقت صورت گرفت و تنها واسطهای عملیاتی بین قالب های اصلی ساختمانی مشخص شدند. این عمل چندین سود داشت که از جمله آن امکان ساخت قالب های اصلی ساختمانی توسط سازندگان مختلف بود. لذا فرصت خرید هر دستگاهی که مشتری می خواست فراهم شد و موقعیتی را نیز برای رقابت حداکثر بین سازندگان فراهنم نمود.
در نتیجه اگر کاربری دستگاهی را از یک سازنده معین بخرد باید مجبور به ادامه خرید

از آن مرجع نباشد. واسطهای الکتریکی برای هر دو تجهیزات مشترک و ثابت استاندارد شده اند و با استاندارد های ISDN متعارف سازگار می باشند. با معماری باز شبکه که با واسط های استاندارد شده همراه است امکان تعامل بین تجهیزات سازندگان مختلف ایجاد و در نتیجه

سازگاری و تعامل بین سیستم ها و تضمین گشته و به علاوه قابلیت انعطاف پذیری کارگزار در انتخاب سازندگان تجهیزات در سطح زیر سیستم فراهم گشته است.
(Group Special M

obile or Global System for Mobile communication) GSM یعنی استاندارد مخابرات سلولی دیجیتالی جدید اروپای متحد، محدودیت های موجود در سیستم های آنالوگ را برطرف می کند. در حقیقت در اثر استفاده بهتر از فرکانس و روش های بکارگیری سلول های کوچکتر، ظرفیت ۲ تا ۳ برابر افزایش می یابد. لذا تعداد مشترکینی که قادر به سرویس گیری هیتند به طور قابل ملاحظه ای افزای می یابند. ظرفیت افزایش یافته در سیستم GSM در مقابل سیستم آنالوگ قبلی در شکل ۱-۲ نشان داده شده است. همانطور که در شکل دیده می شود ظرفیت GSM نسبت به سیستم آنالوگ نسل اول، ۲ تا ۳ برابر، افزایش می یابد. GSM استاندارد عمومی تلفنی موبایل دیجیتالی اروپای متحد می باشد که توسط ETSI تعریف شده است. با شناساندن کامل خصوصیات فراگردی GSM در اروپا، شخص می تواند یک تلفن را در سفر و در تمام اروپا استفاده و سیستم در محدوده محل خود به طور اتوماتیک، اطلاعات را تجدید کند در اینصورت ضخص قادر به ارسال و دریافت مکالمات بوده و خواهان نیاز به دانستن محل خوانده ندارد.
با شکل بندیهای مختلف فرستنده و گیرنده های پایه (BTS) و کنترل کننده های ایستگاه پایه (BSC) قابلیت انعطاف زیادی حاصل می شود. شکل بندی بهینه بر اساس نیاز

مندی های ترافیکی قابل انتخاب است.
همانطور که قبلا بیان گردید نیاز به سیستمی با ظرفیت های بالاتر یکی

از ضروریات حرکت به سوی سیستم های سلولی دیجیتالی می باشد. این ضرورت بیشتر ناشی از دیجیتالی شدن جهانی شبکه تلفنی و پیشرفت آن به سمت ISDN می باشد. شبکه های دیجیتالی سلولی (PLMN) که تعمیم یافته PSTN و ISDN بوده از تکنیک های رادیویی دیجیتالی برای ارتباط بین سلول ها و تجهیزات ترمینال مشترک موبایل استفاده می کنند. این تکنیک ها در نهایت موجب ایجاد سرویس های زیادی که توسط شبکه دیجیتالی عرضه می شود می گردد. سیستم GSM مانند یک شبکه PSTN قویا به SS7 متکی می باشد.

نیازمندیهای فنی GSM

در این بخش ما مشخصات بیشتری از GSM را که جزئیات آن ها در فصل ۶ آمده است را بیان می کنیم. همانطور که در شکل ۱-۳ نشان داده شده است GSM هر دو روش دستیابی TDMA و FDMA را برای انتقال و آشکار سازی اطلاعات بکار می برد. در این روش ها بسته های داده در زمان ها و فرکانس های معینی بکار می روند. لذا، چنین مکالمه می توانند به طور هم زمان و با یک فرکانس با استفاده قطعات زمانی مختلف صورت گیرد. سیستم ها هم چنین بصورت فرکانس با استفاده قطعات زمانی مختلف صورت گیرد. سیستم ها هم چنین به صورت فرکانس دو طرفه عمل نموده و دارای فرکانس های ارسال و دریافت مختلف بوده و هر دو طرف ارسال (موبایل به پایه و پایه به موبایل) هم زمان می باشند.
همانطور که در بخش قبل بحث شد، دلیل اصلی طرح یک سیستم جدید در اروپا عدم سازگاری بین سیستم های مختلف آنالوگ موبایل بود. مشخصات GSM هم چنین در جدول ۱-۵ نشان داده شده است.
فاصله بین حامل ها در سیستم GSM برابر KHz200 می باشد. در سیستم GSM هشت شیار زمانی، صحبت و داده را منتقل می کنند. باید منتظر فشردگی صوت تا ۵۰ درصد مقدار فعلی و با همان کیفیت صوت باشیم.
پهنای باند سیستم GSM برابر MHz 25 و شامل ۱۲۵ حامل است که هر کدام پهنای باند KHz 200 را دارا می باشد. به علت تداخل با سیستم های دیگر اولین حامل استفاده نمی گردد و این امر موجب کاهش حامل ها به ۱۲۴ عدد می شود طرح کانال و بان

دهای فرکانسی به کاررفته در شکل ۱-۴ نشان داده شده اند. با هشت کانال در هر فرکانس در حدود ۱۰۰۰ کانال واقعی صحبت یا داده وجود دارد. اگر کد کننده صحبت را در نصف سرعب بکار ببریم تعداد کانال های به دو برابر یعنی حدود ۲۰۰۰ عدد افزایش می یابد. باند فرکانسی بکار رفته در لینک بالا MHz 890 تا MHz 915 (از MS به ایستگاه پایه) و برای لینک پائین MHz 935 تا MHz 960 (از پایه به MS) می باشد.
روش مدولاسیون GSM، GMSK می باشد که موجب تسهیل در استفاده از قابلیت های آشکار سازی و پهنای باند باریک می گردد. در GMSK پالسهای مستطیلی قبل از عبورشان از یک مدولاتور از یک فیلتر گوسی عبور داده می شوند. این روش مدولاسیون تقریبا در نیازمندی های چگالی طیفی قدرت کانال مجاور که توسط CCIR برابر dBc 60- تعیین شده است صدق می کند.
پهنای باند از قبل گوسی شده نرمالیزه برابر ۳/۰ نگه داشته می شود که متناظر با یک فیلتر با پهنای باند MHz 25/81 برای کل نرخ داده Kbps 8/270 می باشد. با پهنای بیت برابر s µ ۷/۳ سیگنال GSM به علت چند مسیری با تداخل اندر نمادی قابل ملاحظه ای در مسیر رادیوئی موبایل روبرو می گردد (حداقل تأخیر چند مسیری ایجاد شده در مناطق شهری بین ۳ تا ۶ میلی ثانیه می باشد). در هر فریم TDMA، ۸ قطعه زمانی و در هر مالتی فریم ۲۶ تا ۵۱ فریم وجود دارد.
با تقسیم Kbps 8/270 بین ۸ کاربر GMS، نرخ داده هر کاربر برابر Kbps 85/33 می باشد. کد کننده صحبت یک (RPE-LTP) با نرخ کامل است که صحبت را به Kbps 13 تبدیل می کند. در آینده نزدیک، طرح کد کردن نیمه نرخ با سرعتی تقریبی Kbps 7 بکار می رود. ارسال داده به اضافه بیت های کنترلی به ترتیب با نرخ های Kbps 13، Kbps 8/4 و Kb

 

ps 4/2 صورت می گیرند. هر ایستگاه پایه مجهز به تعداد معینی از فرکانس های حامل از قبل اختصاص داده شده می باشد.
دستگاه های تلفنی موبایل در سیستم GSM اروپایی در پنج گروه W8/0، W2، W5، W8 و W20 دسته بندی می شوند. سطح قدرت می تواند بین mw 7/3 تا W20 تغییر کند. برای بهینه کردن تداخل هم کانالی هر BS، MS را به منظور حداقل کردن مقدار قدرت لازم مصرفی برای ارسال مطمئن کنترل می کند.
پرش فرکانس در فاصله هوایی GSM برای جلوگیری از مشکلات چند مسیری که به افزایش نرخ خطای بیتی منجر می گردد روی می دهد. هم موبایل و هم ایستگاه پایه، ارسال ناپیوسته (DTx) را بکار می برند، این باعث حفظ عمر باطری و کاهش تداخل هم کانال توسط ایستگاه پایه می گردد.

سرویس های فراهم شده توسط GSM

سرویس به هر چیزی ارزشمندی که کاربر انتهایی مبلغی برای آن می پردازد اطلا می گردد. سرویس های به سه دسته تقسیم می گردند. ۱- سرویس های دور ۲- سرویس های حامل ۳- سرویس های تکمیلی .
سرویس های دور نوعی از سرویس های مخابراتی هستند که تجهیزات پایانه توسط آنها ارتباطات بین کاربران را مطابق با پرو تکل های دایر شده فراهم می کنند.
سرویس های حامل نوعی از سرویس های هستند که قابلیت هایی برای ارسال سیگنالها بین واسط های شبکه ـ کاربر فراهم می کنند. بعضی از سرویس های حامل عبارتند از:
• سرویس های داده
• سرویس پیام کوتاه (SMS)
• بخش سراسری سلولی
• سرویس های محلی
سرویس های تکمیلی بصورت سرویس ها یا خصوصیات اضافه شده به هر دو سرویس دور و حامل تعریف می شوند. به یک معنی اینها سرویس ارزش افزوده و در رأس سرویس های دور و حامل می باشند. شکل ۱-۵ نقاط دسترسی به سرویس های حامل و دور را نشان می دهد. جزئیات سرویس های دور، حامل و تکمیلی به ترتیب در ضمائم ۱A تا ۱C آورده شده اند.

ضمیمه ۱A ـ سرویس های دور
سرویس های دور، مکالمات عادی، مکالمات فوق العاده و پیام های صوتی را در بر می گیرد.
مهم ترین سرویس GSM از نوع تلفنی می باشد. این سرویس مکالمات صوتی دو طرفه بین کاربران GSM و هر مشترک تلفنی که از طریق شبکه عمومی تلفنی قابل دسترس می باشد را ممکن می سازد. مشترکین ثابت تلفنی در تمام دنیا همانند مشترکین موبایل یا مشترکین شبکه های ویژه متصل شده به یک شبکه عمومی تلفنی، قابل دسترس هستند.
مطابق واژگان رسمی GSM، بر خوانی فوق العاده ، سرویسی است که جزء سرویس های تلفنی می باشد. این سرویس به کاربر MS اجازه دستیابی به سرویس های فوق العاده (مانند پلیس یا آتش نشانی) از طریق یک روال ساده و توسط شماره ۱۱۲ (عدد ۱۱۲ در تمام اروپا استاندارد شده است و شبیه ۹۱۱ در آمریکا می باشد) را می دهد.
سرویس دیگری که از سرویس های تلفنی مشتق شده است پیام صوتی است. مشخصات این سرویس، آن را به عنوان یک سرویس جداگانه مطرح نمی کند اما اکثر کارگزاران، آن را به عنوان سرویس پایه عرضه و پیشنهاد می کنند. این سرویس باعث ذخیره یک پیام صوتی به علت اینکه خوانده در زمان برخوانی قابل دسترس نبوده یا به علت اینکه خواهان مستقیما خواستار دستیابی به جعبه پستی مشترک GSM می باشد می گردد. این پیام بعدها توسط گیرنده شبکه موبایل قابل آزاد سازی می باشد.

ضمیمه ۱B ـ سرویس های حامل
سرویس های حامل زیر برای سیستم GSM تعریف شده اند.
تمام نرخ های استاندارد تا Kbps 6/9 پشتیبانی شده اند. می توان اتصالی به MS های دیگر یا به کاربران دیگر داده در شبکه های داده سوئیچ مداری یا سوئیچ بسته ای ایجاد کرد. یک پایانه مناسب داده یا کامپیوتر مستقیما به تلفن موبایل وصل می گردد.
برای اتصال به شبکه داده سوئیچ مداری PSTN یک مودم مناسب برای MSC جهت اتصال به مودم مشابه در انتهای دور به طور اتوماتیک انتخاب می گردد هیچ مودمی در MS نیاز نمی باشد.
برای اتصال با شبکه های داده سوئیچ بسته ای، دستیابی همزمان از طریق Packet Assembly / Disassembly (PAD) ایجاد می گردد. این PAD می تواند در شبکه موبایل قرار گرفته یا یک PAD عمومی بکار رود. ارسال همزمان داده سوئیچ بسته ای با نرخ های Kbps 4/2، Kbps 8/4، Kbps 6/9 نیز ممکن است.
یک پیام کوتاه ممکن است تا ۱۶۰ کاراکتر حرفی ـ عددی طول داشته و می تواند به و یا از یک تلفن موبایل ارسال گردد. می توان یک مرکز سرویس که در آنجا مشترک خواهان، پیام را دیکته می کند بکار گرفت. سپس پیام به مقصد (مشترک B) ارسال می گردد. اگر مشترک B خارج از منطقه پوشش سیستم باشد پیام ذخیره و زمانی که مشترک B در دسترس باشد پیام ارسال می گردد. پیام های کوتاه تا ۹۳ کاراکتر حرفی ـ عددی می توانند به تمام تلفن ها (حالت پخش سراسری) در یک منطقه جغرافیایی ارسال گردند. این سرویس می تواند برای مقاصد مختلفی مانند اطلاعات ترافیکی و پیش بینی های آب و هوایی بکار رود.

یک GSM MS یک قطعه بسیار پیچیده ماشینی می باشد که ظرفیت یک کامپیوتر کوچک را داراست. به عنوان مثال MS می تواند مانند یک پایانه هوشمند چند وظیفه را به طور محلی و بدون کمک از شبکه اجرا نماید. به عنوان مثال می توان شماره گیری با اعداد کوتاه شده، ذخیره پیام های کوتاه رسیده، ویرایش پیام های کوتاه، یا تکرار اتوماتیک برخوانی های با خطا مواجه شده و برخوانی های با پاسخ اتوماتیک را ذکر کرد.
نکته قابل توجه دیگر وجود کلید + است که به عنوان راه میان بری برای جایگزینی پیشوند بین المللی می باشد. مثلا در سوئد یک کاربر GSM با شماره گیری ۳۹+ و بدنبال آن شماره گیری ارقام ملی در عوض …۰۰۳۹۹ می تواند شخصی در ایتالیا را برخوانی کند. مزیت مهم دیگر چنین عملی آن است که عدد ذخیره شده … ۳۹+۱۱ به طور صحیح توسط GSM PLMN ها تشخیص داده شده (نیز در ایتالیا) و بنابراین مستقل از فراگردی، معتبر می ماند.

ضمیمه ۱C ـ سرویس های تکمیلی
لیستی جامع از سرویس های تکمیلی نیز در GSM در دسترس می باشند که در زیر فهرست شده است:
۱- اعلام هزینه (با نماد AOC تاریخ معرفی ۱۹۹۲)
اعلام هزینه سرویسی است که کاربر از اطلاعات بلادرنگ رو به پیشرفت هزینه برخوانی آگاه می شود.
۲- استثناء تمام مکالمات خارج شونده. (BAOC/1992)
این سرویس مشترک موبایل را قادر می سازد تا از تمام مکالمات خارج شونده یا آنهایی که مربوط به سرویس پایه وی می باشد، جلوگیری نماید.
۳- سد کردن برخوانی های بین المللی خارج شوند

ه بجز آنهایی که به PLMN معین معطوف می شود. (BOIC-exHC , 1992)
این سرویس یک مشترک موبایل را قادر می سازد که از تمام کوشش های برخوانی هایی بین المللی خارج شونده، به جز آنهایی که به PLMN معین ـ بر اساس اشتراک او ـ معطوف شده اند جلوگیری نماید. این برخوانی ها ممکن است مربوط به تمام سرویس ها یا سرویس های پایه معین باشند.
۴- جلوگیری از تمام برخوانی های بین المللی ورودی بجز آنهایی که به PLMN کشور معین معطوف می شوند. (BAIC/1992)
این سرویس یک مشترک موبایل را قادر می سازد که از تمام برخوانی های بین المللی ورودی یا فقط آن هایی که مربوط به یک سرویس پایه معینی که در فهرست شماره های آن نمی باشد جلوگیری نماید. این سرویس مشابه با استثناء برخوانی بین المللی خارج شونده می باشد.
۵- جلوگیری از تمام برخوانی های فراگردی، زمانی که فراگردی خارج از PLMN کشور موطن است (BIC-ROAM 1992).
این سرویس یک مشترک موبایل را قادر به جلوگیری از تمام برخوانی های فراگردی ورودی نموده و تنها وقتی که مشترک موبایل در خارج از PLMN کشور موطن فراگردی می کند قابل اعمال است.
۶- پیش راندن برخوانی ـ بدون شرط (CFU , 1994)
این سرویس به مشترک طرف B موبایل اجازه می دهد که شبکه را وادار به فرستادن تمام برخوانی های ورودی یا فقط آن هایی که مربوط به یک سروی

س معینی می باشند و به سمت آن مشترک می روند، به شماره دیگر نماید.
۷- پیش راندن برخوانی بر اساس اشغال بودن مشترک (CFB , 1994)
این سرویس به مشترک موبایل خوانده اجازه می دهد که شبکه را وادار نماید تاتمام برخوانی های ورودی یا فقط آنهائی که مربوط به سرویس پایه مشخصی می شوند و به شماره مشترک خوانده آدرس شده اند و مشترک را در حال اشغال می بینند به فهرست شماره دیگر ارسال نماید.
۸- پیش راندن برخوانی اگر پاسخی داده نشود (CFNRy , 1994)
این سرویس به مشترک موبایل خوانده اجازه می دهد که شبکه را وادار نماید تا تمام برخوانی های ورودی یا فقط آنهائی که مربوط به سرویس پایه مشخصی می شوند و آدرس آن ها در شماره های فهرست مشترکین موبایل هستند و پاسخی دریافت نمی کنند را به شماره های فهرست دیگر ارسال نماید.
۹- پیش راندن برخوانی براساس MS غیر قابل دسترس (CPNRc , 1994)
این سرویس به مشترک موبایل خوانده اجازه می دهد که شبکه را وادار نماید تا تمام مکالمات ورودی، یا آن هایی که ارتباط با سرویس پایه مشخصی بوده و به شماره مشترک این موبایل وقتی که قابل دسترس نیست آدرس شده اند، را به شمار دیگر ارسال نماید.
۱۰- پیش راندن برخوانی اگر تراکم رادیویی وجود داشت.
این سرویس به مشترک موبایل اجازه می دهد که شبکه را وادار نماید تا تمام برخوانی های ورودی یا فقط آن هایی که به یک سرویس پایه مشخص مربوط هستند و به شماره مشترک موبایل خوانده آدرس شده اند و در مسیر رادیویی با تراکم مواجه می شوند به شماره دیگر ارسال گردند.
۱۱- نگهداری برخوانی (HOLD , 1993)
سرویس نگهداری برخوانی اجازه می دهد که مشترک موبایل مورد نظر به برخوانی موجود وقفه داده و سپس اگر لازم باشد ارتباط را به طور مجدد برقرار نماید. در این مورد کانال ترافیکی بعد از وقفه در ارتباط نیز، به مشترک موبایل اختصاص داده شده باقی می ماند و تنها این عمل آغاز، یا احتمالا خاتمه برخوانی های دیگر را ممکن می سازد.
۱۲- انتظار مکالمه (CW , 1993)
انتظار مکالمه، مشترک موبایل را از احتمال یک برخوانی دیگر، در حالی که MS آن مشترک اشغال است، آگاه می کند. لذا مشترک هم می تواند پاسخ دهد و هم پاسخ ندهد و یا از مکالمه ورودی صرف نظر کند. هر دو انتخاب مکالمه و انتظار مکالمه همانند سرویس های متناظرشان در PSTN می باشند.۱۳- انتقال مکالمه (CT / 1995)
سرویس تکمیلی انتقال مکالمه، مشترک موبایل مورد نظر را قادر به انتقال یک برخوانی ورودی یا خروجی برقرار شده، به مشترک سوم می کند. ا

ین سرویس متمایز از سرویس پیش راندن برخوانی است که در آن پیش راندن برخوانی تنها مربوط به برخوانی های ورودی است.
۱۴- تکمیل مکالمه مشترک اشغال (Camp-on)(CCBS , 1995)
این سرویس تکمیلی به مشترک آغازگر مکالمه که با یک مشترک اشغال مواجه شده است اجازه می دهد بعد از آزاد شدن مشترک B مشغول، توسط کارگزار سیستم آگاه شده و در صورت تمایل، کارگزار را وادار به بازآغازی برخوانی نماید.
۱۵- گروه کاربر بسته (CUG , 1995)
گروه کاربر بسته تنها برقراری ارتباط بین گروهی از مشترکین موبایل که متصل به یک PLMN و یا ISDN باشند را ممکن می کند. در صورت لزوم یک یا چند مشترک می توانند امکان دست یابی ورودی و یا خروجی به مشترکین خارج از این گروه را داشته باشند.
۱۶- ارائه شماره مشخصه خواهان (CNIP , 1994)
ارائه شماره مشخصه خواهان، قابلیت نشان دادن شماره ISDN بخش خواهان یا احتمالا اطلاعات اضافی آدرس را برای بخش خوانده فراهم می کند. این مشخصه قبل از پاسخ برای خوانده فراهم و وی را قادر به اتخاذ تصمیم در پاسخ یا عدم پاسخ به ب

رخوانی می سازد.
۱۷- جلوگیری از ارائه شماره مشخصه خواهان (CNIR , 1994)
تابع جلوگیری از ارائه شماره مشخصه خواهان سرویس تکمیلی است که به بخش خواهان عرضه شده که در نتیجه آن بتواند از ارائه شماره خود و اطلاعات احتمالی اضافی آدرس برای خوانده جلوگیری نماید. این سرویس کلا مخالف سرویس ارائه شماره مشخصه خواهان است.
۱۸- ارائه شماره مشخصه متصل شده (CoNP

 

, ۱۹۹۴)
ارائه شماره مشخصه متصل شده برای مشترک GSM خواهان، شماره تلفنی که به آن دسترسی شده را فراهم می کند.
۱۹- سرویس تلفن مجانی (FPH . 1992)
برای یک مشترک موبایل می توان یک شماره مخصوص (مجانی) اختصاص داد تا هزینه تمام برخوانی های رسیده به این شماره بجای خواهان توسط خود خوانده پرداخت گردد. این سرویس مشابه سرویس شماره ۸۰۰، PSTN ایالات متحده می باشد.
۲۰- مشخص سازی برخوانی های ناپسند (MCI , 1994)
این سرویس تکمیلی، بر اساس صلاحدید کارگزار، مشترک موبایل را قادر به ثبت برخوانی های از روی عناد، آزار یا ناپسند می نماید

.
۲۱- سرویس سه طرفه (۳PTY , 1994)
سرویس سه طرفه یک مشترک موبایل را قادر به برقراری یک مکالمه سه طرفه می کند. (برخوانی کنفرانس) مشترک موبایلی که در حال برخوانی است قادر به نگهداری این مکالمه و آغاز برخوانی دیگری به طرف سوم بوده و در صورت تمایل می تواند از یک برخوانی دیگر سوئیچ می کند.

معماری GSM
معرفی
سیستم GSM اصولا از سه زیر سیستم اصلی به نام های زیر سیستم شبکه، زیر سیستم رادیویی و زیر سیستم عملیات و پشتیبانی تشکیل شده است. به منظور متقاعد ساختن کارگزاران شبکه به اینکه قادر به تهیه تجهیزات سلولی خود از منابع مختلف هستند، GSM به مشخص کردن واسط هوایی و واسطهای اصلی که اجزاء مختلف را به هم مرتبط می کنند، پرداخت. سه واسط مهم یعنی واسط A بین BSC و MSC، واسط A-bis بین BTS و BSC و واسط Um بین MS و BTS تعریف شده اند. این سه واسط در شکل ۱-۶ نشان داده شده اند.
زیر سیستم شبکه شامل دستگاه ها و عملیات مربوط به برخوانی های انتها به انتها، مدیریت مشترکین، تحرک ، و واسط با PSTN ثابت می باشد

. زیر سیستم سوئیچ شامل MSCها، ثبات دیدارگر محل (VLR) و ثبات محل اقامت HLR، مرکز تصدیق (AUC) و ثبات هویت تجهیزات (EIR) می باشد. MSC برقراری برخوانی، مسیریابی، دست به دست کردن کانال بین BSC های ناحیه خودش به و یا از MSC دیگر، یک واسط به PSTN ثابت و وظایف دیگر مانند صدور صورتحساب را به عهده دارد. HLR یک پایگاه داده متمرکز از مشترکین ثبت شده در یک PLMN می باشد. ممکن است بیشتر از یک HLR در PLMN موجود باشد در صورتیکه هر یک مشترک منحصر بفرد تنها با یکی از آن ها تراکنش دارد. VLR پایگاه داده تمامی موبایل هایی است که در حال فراگردی در ناحیه کنترل MSC مورد نظر می باشند. به محض اینکه یک MS به یک ناحیه MSC جدید فراگردش کند، VLR متصل به آن MSC، داده مربوط به آن MS را از HLR درخواست می کند و در همان زمان HLR از ناحیه MSC که MS در آن قرار دارد آگاه می شود. بعد از آن اگر MS خواستار انجام برخوانی باشد VLR تمام اطلاعات مورد نیاز برای برپایی برخوانی را بدون مراجعه لحظه ای به HLR دارا می باشد. بنابراین از یک جهت، VLR، یک HLR توزیع شده است. VLR هم چنین شامل اطلاعات دقیق تری درباره محل موبایل می باشد. AUC به HLR متصل است. وظیفه AUC فراهم آوردن پارامترهای تصدیق و کلیدهای رمز (که برای مقاصد امنیتی بکار می روند) برای HLR می باشد. EIR پایگاه داده ای است که شماره های مشخصه بین المللی دستگاه موبایل (IMEI) تمام MS های ثبت شده، در آن ذخیره شده است. بعضی از اجزاء دیگر شبکه عبارت از حذف کننده اکو که باعث کاهش اثرات آزار دهنده ناشی از اتصال شبکه موبایل و شبکه PSTN می باشد و تابع تعامل شبکه (IWF) که واسط بین MSC و شبکه های دیگر مانند PSTN و ISDN است، می باشند.
زیر سیستم رادیویی شامل تجهیزات و عملیات مربوط به مدیریت اتصالات در مسیر رادیویی، از جمله مدیریت دست به دست کردن کانال می باشد و شامل MS، BTS و BSC است. MS اصولا بعن

وان بخشی از زیر سیستم رادیویی در نظر گرفته می شود. MS همواره یک طرف مسیر مکالمه بوده و برای مدیریت فراگردش با زیر سیستم شبکه، گفتگویی را برقراری می کند و دارای هر دو قابلیت پایانه شبکه و پایانه کاربر می باشد. سیستم GSM شبکه ای از سلولهای رادیویی بوده که با هم مناطق تحت سرویس را زیر پوشش کامل قرار می دهند. هر سلول دارای یک BTS با چندی

ن فرستنده/گیرنده (TRX) می باشد.
هر چند عدد BTS توسط یک BSC کنترل می شوند. انواع مختلفی از شکل بندی ها برای BSC-BTS وجود دارد. بعضی از شکل بندی ها برای مناطق با ترافیک زیاد و بعضی برای مناطق با ترافیک زیاد و بعضی برای مناطق با ترافیک متوسط به کم مناسب می باشند. هر BSC وظایفی مانند دست به دست کردن کانال و کننترل قدرت را انجام می دهد. BTS و BSC با هم BSS نامیده شده و از طریق یک واسط به نام MSC متصل بوده و بعنوان یک موجودیت واحد مسؤل ارتباط با MS ها در یک ناحیه معین می باشند. وظایف BSS در ارتباط با مدیریت کانال های رادیویی، توابع انتقال، کنترل لینک رادیویی و تعیین کیفیت و آماده سازی برای دست به دست کردن کانال می باشد. BSS پوشش N سلولی را که در آن N می تواند یک و یا بیشتر باشد را تضمین می کند.
زیر سیستم مرکز نگهداری و عملیاتی (OMC) امور و نگهداری تجهیزات GSM را انجام داده و واسط کارگزار شبکه را پشتیبانی می کند. هم چنین به تمام تجهیزات سیستم سوئیچینگ و به BSC مربوطه متصل می باشد. OMC کارهای اداری (مثل عمل صورتحساب) در یک کشور را انجام می دهد. یکی از مهمترین وظایف OMC نگهداری HLR کشوری می باشد. بسته به اندازه شبکه، هر کشور می تواند بیشتر از یک OMC داشته باشد. مدیریت متمرکز و سراسری شبکه توسط مرکز مدیریت شبکه انجام شده در حالی که OMC مسئول مدیریت منطقه ای شبکه می باشد.
دو ساختار عملی GSM در شکل های ۲-۱ الف و ب نشان داده شده اند.

بحث های این فصل در برگیرنده وظایف مختلف زیر سیستم های شبکه، زیر سیستم های رادیویی، زیر سیستم های نگهداری و عملیاتی و زیر سیستم های صدور صورتحساب می باشد. قبل از شروع به مطالعه این زیر سیستم ها ابتدا طرح شبکه GSM را مورد بحث قرار می دهیم.
هر شبکه تلفنی به منظور مسیر دهی صحیح برخوانی های ورودی به مرکز مورد نظر و در نهایت به مشترک خوانده، نیاز به یک ساختار خوب طراحی شده دارد. در یک شبکه موبایل، این ساختار بعلت حرکت مشترکین آن دارای اهمیت زیادی است. در سیستم GSM شبکه به نواحی تفکیک شده زیرتقسیم شده است:
• ناحیه سرویس GSM
• ناحیه سرویس PLMN
• ناحیه سرویس MSC
• ناحیه محل (LA)
• سلولها
ناحیه سرویس GSM ناحیه کلی بخدمت گرفته شده توسط مجموعه ای از تمام کشورهای عضو است که در آن مکان ها، می توان به موبایل ها سرویس داد. سطح بعدی سرویس، ناحیه سرویس PLMN است که بر اساس اندازه آن چندین ناحیه سرویس PLMN می تواند در یک کشور موجود باشد. لینکهای بین یک شبکه GSM/PLMN و شبکه های ISDN و PSTN یا PLMN های دیگر در سطح مراکز ترانزیت ملی یا بین المللی می باشند. تمام برخوانی های ورودی به یک شبکه GSM/PLMN به یک MSC دروازه مسیر دهی می شوند. یک MSC دروازه، بعنوان یک مرکز ترانزیت ورودی برای GSM/PLMN عمل می کند. در یک شبکه GSM/PLMN تمام برخوانی های ختم شده به موبایل به MSC دروازه مسیر دهی می گردند. برخوانی های بین PLMN ها یا به طرف شبکه های ثابت، باید از طریق MSC های با طراحی ویژه بنام MSC دروازه مسیردهی گردند. MSC دروازه شامل عملیات تعاملی برای انجام این اتصالات می باشد. MSC دروازه هم چنین برخوانی های ورودی به

یک MS خاص در داخل شبکه را مسیر دهی می کند. سطح بعدی ناحیه سرویس MSC/VLR می باشد. در یک PLMN می تواند چندین ناحیه سرویس MSC/VLR وجود داشته باشد. MSC/VLR یک کنترل کننده منحصر به فرد برای برخوانی های درون حوزه خودش می باشد. به منظور مسیر یابی

یک برخوانی به یک مشترک موبایل، مسیری از طریق لینک های شبکه به یک MSC که مشترک در حال حاضر در ناحیه آن قرار دارد برقرار می گردد. از آنجائیکه MS یک VLR ثبت می شود می توان محل آن را بصورت یکتا معین کرد. نواحی سرویس MSC/VLR و PLMN در شکلهای ۲-۲ الف و ب نشان داده شده اند.
تقسیم بندی بعدی در سطح LA های درون مجموعه MSC/VLR می باشد. در یک مجموعه MSC/VLR چندین LA وجود دارد. یک LA قسمتی از ناحیه MSC/VLR بوده که در آن MS می

تواند آزادانه و بدون تجدید اطلاعات محل، در آن حرکت کند. در یک LA به منظور یافتن مشترک موبایل خوانده یک پیام فراخوانی پخش می گردد LA می تواند با استفاده از مشخصه ناحیه محل (LAI) توسط سیستم معین می گردد. LA توسط سیستم GSM و برای یافتن یک مشترک که در حالت فعال می باشد بکار می رود.
در آخر، یک LA را به چند سلول تقسیم می کنند. یک سلول از یک BTS سرویس می گیرد. MS با استفاده از کد تشخیص ایستگاه پایه (BSIC) بین سلول ها فرق می گذارد. این کد توسط BTS در هوا پخش می شود. تقسیم LA به چند سلول در شکل ۲-۲ ج نشان داده شده است. رابطه کلی بین سلولها، LA ناحیه سرویس MSC، ناحیه سرویس PLMN و ناحیه سرویس GSM در شکل ۲-۲ د نشان داده شده اند. نحوه کد کردن LAI
در شکل ۲-۲ ر نشان داده شده است.

طرح سلولی و طرح فرکانسی
از نقطه نظر طراحی سیستم، سلول را می توان به شکل یک شش وجهی در نظر گرفت

اما در واقعیت بخاطر انتشار نامساوی در محورهای مختلف، این چند وجهی ها شکل و اندازه های نا منظمی دارند. در مرز سلول، قدرت دریافت شده از BTS باید به اندازه ای باشد که نرخ خطای بیت (BER) دریافتی در حد قابل قبول باشد. عموما در بیشتر نقاط با پوشش بیشتر از یک BTS می توان به همپوشانی واقعی سلولی نایل شد. مرزهای سلولی خطوطی با قدرت مساوی از دو ایستگاه پایه (BS) مجاور هستند، بنابراین اندازه سلول ها با تغییر قدرت BTS ها تنظیم می ه است.
GSM الگوی تکرار چهار سلولی را برای استفاده مجدد فرکانس در سیستم های سلولی برگزیده است. در اکثر موارد هر سلول به قطاع های ۱۲۰ درجه ای تقسیم شده و در هر سلول

، آنتن های ۱۲۰ درجه ای دارد. در بعضی از نواحی با ترافیک پائین آنتن همه سویی را می توان استفاده کرد.
در حالت الگوی تکرار چهار سلولی و آنتن سه قطاعی در هر سلول، در ناحیه پوشش ۱۲ قطاع وجود دارد (که در سیستم GSM سلول نام دارند) و با این فرض که کارگزار سیستم، طیف کامل را در دسترس دارد باید ۱۲۴ کانال را بین آن ها تقسیم گردند، الگوی همپوشانی چهار سلولی در شکل ۲-۳ ب نشان داده شده است. برای جدا سازی بهینه فرکانس در یک قطاع (سلول)، کانال های k+nN,…,k+2n,K+N,K را به قطاع (سلول) Kام اختصاص می دهیم که در آن n عدید صحیح است به طوریکه ۱۲۴-nN/N<1. بنابراین اگر N=12 قطاع (بنام سلولهای GSM) در الگوی تکرار وجود دارد بنابراین هر قطاع (سلول) تقریبا ۱۲/۱ فرکانس های در دسترس را می گیرد. اختصاص فرکانس در این مثال در جدول ۲-۱ نشان داده شده است. در اینجا الگوی اختصاص فرکانس ها (A,B,…) چنان تکرار می شود که فرکانس ها در سطح کم و قابل قبولی از تداخل هم کانالی، مجددا استفاده گردند.

ایستگاه موبایل
MS در برگیرنده تجهیزات رادیویی واسط ماشین ـ انسان (MMI) است که مشترک به منظور دستیابی به سرویس های فراهم شده توسط GSM PLMN به آنها نیاز دارد. MS ها می توانند در وسایل نفلیه یا ایستگاه های دستی یا قابل انتقال نصب گردند. MS ممکن است علاوه بر صوت قادر به ارتباطات داده ای نیز باشد. هر موبایل پیامهایی را به ویا از سیستم GSM روی فاصله هوایی برای تثبیت و ادامه اتصالات ارسال و دریافت می کند.
MS های مختلف می توانند انواع مختلفی از واسطهای داده را فراهم نمایند. برای ایجاد یک مدل مشترک برای توصیف این شکل بندی های مختلف MS، “شکل بندی مرجع”، همانند آنچه که برای ایستگاه های زمینی ISDN تعریف گردیده، برای MS تعریف شده است.
هر MS توسط یک IMEI بطور دائم در واحد موبایل ذخیره گردیده، معین شده است. به محض درخواست، MS این عدد را از طریق کانال سیگالینگ به MSC می فرستد. IMEI می تواند برای واحدهای موبایل که گزارش سرقت یا کارکرد نادرست آن ها داده شده اند استفاده گردد. این موضوع به طور دقیق در بخش ۵-۵ بحث گردیده است. درست همانطور که IMEI تجهیزات موبایل

را معین می کند شماره های دیگری نیز برای مشخص کردن مشترک موبایل بکار می روند. شماره ISDN مشترک موبایل (MSISDN) عددی است که مشترک موبایل به منظور دسترسی به مشترک خوانده، آن را می گیرد. این شماره توسط شبکه زمینی برای مسیریابی برخوانی ها به MSC مور

د نظر بکار می رود. مشخصه بین المللی مشترک موبایل (IMSI) شماره اصلی مشترک شبکه موبایل بوده و بطور دائم به او اختصاص یافته است. سیستم GSM هم چنین می تواند یک مشخصه موقتی مشترک موبایل (TMSI) را برای مشخص کردن موبایل اختصاص دهد. این شماره می تواند بصورت دوره ای توسط سیستم تغییر نماید و از مشخص شدن مشترک توسط افرادی که قصد نظارت بر کانال های رادیویی را دارند جلوگیری نماید.
با ایجاد تمایز بین مشخصه مشترک و مشخصه تجهیزات موبایل، یک GSM PLMN می تواند برخوانی ها را مسیر دهی کرده و عملیات صدور صورتحساب را به جای دستگاه موبایل بکار رفته بر اساس مشخصه مشترک (SIM) انجام می گردد. یک کارت هوشمند (SC) یک شکل از اجرای SIM است. صورت دیگر می تواند پیمانه نصب شده روی دستگاه موبایل باشد. TMSI مربوط به مشخصه مشترک در خود واحد SIM ذخیره می گردد. وقتی که SIM داخل دستگاه موبایل باشد، روال تجدید محل، محل جدید مشترک را ثبت نموده و مسیریابی مناسب برای برخوانی های ورودی را ممکن می سازد. بنابراین در چند بخش بعد جزئیات وظایف و قابلیت های MS، کاربرد کارت SIM و راههائی که از طریق آن ها MS در سیستم مشخص می گردد، ارائه می گردد.

وظایف MS
وظیفه اولیه MS ارسال و دریافت صدا و داده در واسط هوایی سیستم GSM می باشد. MS عملیات پردازش سیگنال دیجیتالی، کد کردن، حفاظت از خطا، رمز گذاری و مدولاسیون سیگنال ها را انجام می دهد. همچنین MS روی سیگنال های رسیده از BS عکس عملیات انجام شده توسط

آن که جزئیات آن در فصل ۶ آمده است را انجام می دهد. لیستی از وظایف MS در زیر آمده است:
• انتقال صدا و داده.
• همزمانی در زمان و فرکانس.
• نظارت بر قدرت و کیفیت سیگنال سلول های در برگرفته شده برای دست به دست کردن بهی
• محقق کردن امور تجدید محل.
• متعادل کردن اعوجاجات چند مسیری.
• نمایش پیام های کوتاه با طول حداکثر تا ۱۶۰ حرف یا عدد.
• پیشبرد زمانی .
به منظور ارسال سیگنال های صوت و داده، موبایل باید با سیستم چنان همزمان باشد که پیام ها توسط موبایل در لحظه صحیح دریافت و ارسال گردند. برای نیل به این هدف MS به طور اتوماتیک با فرکانس و قطعه زمانی TDMA مشخص شده توسط BSC همزمان و تنظیم می گردد. سنکرون شدن دقیق نیز برای میزان کردن پیشبرد زمانی و جبران سازی فاصله متغیر موبایل از BTS، می باشد.
MS بر سطح قدرت و کیفیت سیگنال، که بوسیله BER و توسط رشته بیتهای شناخته شده (رشته همزمانی)، رسیده از BTS خودش و تا شش BTS احاطه شده معین می شود نظارت می کند. این داده در کانال کنترلی پخش در لینک پائین دریافت می گردد. MS لیستی از بهترین شش سیگنال دریافتی از BTS ها را معین و به BTS جاری می فرستد. نتایج حاصل از اندازه گیری MS روی کیفیت لینک پائین و سطوح سیگنال BTS های احاطه شده به BSC ارسال و در آن پردازش می شوند. سپس سیستم این لیست را برای بهترین تصمیمات دست به دست کردن کانال در سلول به کار می برد. بر خلاف سیستم های سلولی آنالوگ، اندازه گیری سطوح سیگنال های سلول های مجاور توسط MS، نسبت به BS، چندین منفعت دارد. چون عملیات پردازشی بجای اینکه در تعداد کمی از BS ها متمرکز گردد در تمام موبایل ها توزیع می شوند. در نتیجه برای حل مسائل غیر عادی انتشار، آزادی و انعطاف کافی فراهم می شود.
MS باعث می گردد که شبکه GSM از محل آن در هر دو حالت فراگردی ملی و بین المللی حتی وقتی غیر فعال است با خبر گردد. از زمانی که MS روشن شود، هم بطور دوره ای تجدید محل را انجام داده و هم سیستم آن را مجبور به ارائه محل فعلی اش می کند. سیستم اطلاع دارد که MS در حال حاضر در کدامیک از نواحی PLMN ملی، منطقه MSC یا ناحیه BSC قرار دارد. لذا سیستم

قادر به فراخوانی در ناحیه LA فعلی خودش می باشد.
MS شامل یک متعادل کننده وبده که اعوجاج چند مسیره در سیگنال رسیده را جبران می کند. این متعادل کننده با کاستن تداخل بین سمبلها باعث کاهش BER می گردد.
شیر متعادل کننده در هر مسیر در نتیجه مقایسه رشته همزمانی دریافتی با رشته ذخیره ش

ده محلی درون MS نشانده می شود. این مورد بطور دقیقتر در بخش ۳-۲-۴ بررسی می گردد. در انتها MS قادر به ذخیره و نمایش پیام های حرفی ـ عددی دریافتی کوتاه بر روی صفحه کریستالی مایع (LCD) که برای نشان دادن شماره برخوانی و اطلاعات وضعیت به کار می رود، می باشد. این پیام ها به کاراکترهای با طول ۱۶۰ محدود شده اند. یک MS باید قادر به میزان کردن دائم زمان ارسال به منظور جبران تغییرات فاصله بین MS و BTS باشد. پیشبرد زمانی توسط BTS تعیین می گردد. وقتی MS در کانال اختصاص داده شده قرار دارد (مانند SDCCH یا TCH)، پیشبرد زمانی مورد نیاز به طرف MS ارسال شده و پیشبرد زمانی واقعی بکار رفته توسط MS گزارش می گردد.

سطوح قدرت
پنج گروه از دستگاه های تلفن موبایل که توسط سیستم GSM اروپایی معین شده اند دارای حداکثر توان: ۲۰W, 8W, 5W, 2W, 0.8W که متناظر با قدرت های
۲۱dBm , 33dBm , 37dBm, 39dBm, 43dBm می باشند هستند.
دستگاه های w 8 و w 20 (قدرت حداکثر) هم برای ایستگاه های نصب شده در وسایل نقلیه و هم برای ایستگاه های قابل حمل بکار می روند. واحد دستی که توسط شخص حمل می گدد باید وزنی کمتر از gr 800 و حجمی کمتر از cm³ ۹۰۰ داشته باشد. منبع باید حداقل دارای قدرت یک ساعت مکالمه و یا ۱۰ ساعت در حالت سرگردانی باشد. هم چنین واحدهای قابل حمل با اندازه متوسط و قدرت ۸w و ۲w وجود دارند. طبقه بندی قدرت موبایل، سطح قدرت حداکثر، و تلرانس آن تحت شرایط عملیاتی حدی و عادی در جدول ۲-۲ الف نشان داده شده است.
قدرت MS در مراحل نزولی db20 از مقدار نامی تا mw 20 (13cbm) قابل تنظیم است. این عمل که از راه دور تحت کنترل BTS و بطور اتوماتیک انجام می گیرد بر قدرت دریافت شده نظارت داشته و فرستنده MS را به حداقل میزان قدرت برای ارسال مطمئن تنظیم می کند. این مقدار توسط BS معین و برای MS فراهم می گردد. سطح قدرت به منظور حداقل کردن تداخل هم کانال MS ها تنظیم می گردد. هم چنین این عمل زمان های بین شارژ مجدد باتری MS را زیاد می کند.
قدرت MS می تواند در مراحل ۲dB و در هر ۱۳ فریم TDMA (ms 60)، یکبار تنظیم گردد. بنابراین برای یک تغییر بزرگ و ناگهانی قدرت می توان یک اضافه بار شیب دار مشابه با آنکه در مدولاسیو دلتا مواجه شده ایم ایجاد نمود. سطح قدرت مورد نیاز MS توسط BSC بر اساس اندازه گیری گزارش شده توسط BTS و MS تعیین می گردد. محدوده کلی کنترل قدرت در جدول ۲-۲ ب نشان دا

 

ده شده است.

شکل بندی MS

در ابتدا، کوشش هایی برای اتصال تجهیزات ترمینال های فاکسیمایل موجود در بازار به MSها انجام شد (ماشین های فاکسیمایل دسته بندی شده در اینجا برای اتصال به شبکه تلفنی طراحی شده اند و توابع ویژه ای برای سازگاری این ترمینال ها معین شده اند.) این امر به تعیین سه عنصر اصلی که در زیر لیست و در شکل ۲-۴ نشان داده شده اند منجر شد.
۱٫ تجهیزات ترمینال که بدون هیچ خصوصیتی از GSM وظایف خاصی را برای سرویس انجام می دهند، مثلا یک دستگاه فاکس.
۲٫ موبایلی که تمام وظایف مربوط به انتقال در واسط رادیویی را برای مشترکین انجام می دهد.
۳٫ تطبیق دهنده ترمینال که به عنوان دروازه ای بین ترمینال و پایانه موبایل عمل می کند. این دروازه زمانی که واسط بیرونی پایانه موبایل از استاندارد ISDN برای نصب پایانه پیروی می کند معرفی می گردد. تجهیزات پایانه دارای یک واسط مودم به پایانه می باشد.
بر مبنای وظایف ذکر شده در بالا، MS می تواند کاملا مستقل بوده و یا پایانه جداگانه ای که از طریق یک تابع تطبیق ترمینال (TAF) به پایانه موبایل متصل می شود باشد.
با توجه به اینکه تجهیزات بیرونی تنها برای بعضی از سرویس ها مورد نیازند (مثلا فکس یا انتقال داده کامپیوتری) جدا بودن آن ها از GSM MS به عنوان یک خط مشی کلی مطرح گردید. حالتی که در آن توابع استاندارد GSM، تجهیزات پایانه و TAF همگی در یک واحد تنها مجتمع گردند MS نوع صفر نامیده می شود.
حالتی که TAF داخل مودم درون MS باشد بطوریکه که تجهیزات پایانه بیرونی مستقیما به MS متصل گردند MS نوع ۲ نامیده می شود. حالت دیگر زمانی است که واسط بیرونی MS واسط استاندارد ISDN “S” بوده و پایانه های موجود در بازار بتوانند از طریق این واسطه به آن متصل گردد. در این حالت که MS از طریق یک TAF بیرونی به درگاه مودم MS وصل میگردد را MS نوع ۱ نام دارد.

کارت SIM

همانطور که در فصل اول بیان گردید برای سرویس به مشترکین GSM، یک کارت SIM با یک مشخصه واحد فراهم می گردد. با جدا کردن ID مشترک از ID تجهیزات، مشترک می تواند هرگز مالک دستگاه تجهیزات موبایل نباشد. وقتی مشترک کارت SIM را در تجهیزات موبایل قرار می دهد در سیستم شناسایی می گردد. این کار برای مشترکین قابلیت انعطاف زیادی را فراهم کرده زیرا در این صورت می توانند هر نوع تجهیزات موبایل تعریف شده توسط GSM را بکار برند. بنابراین هر کارت SIM عقیده اولیه ارتباطات شخصی محقق شده است. یک کارت SIM را می توان جهت شخصی سازی تجهیزات و اطلاعات متناظر آن ها که توسط شبکه (اطلاعات محلی) بکار می روند و نیاز به تجدید شدن دارند بکار برد. کارت هوشمند SIM بین واحد های “تجهیزات موبایل” (ME) قابل انتقال است. کاربر در هنگام سفر، تنها نیاز به همراه بردن کارت هوشمند خودش را دارد. بنابراین می تواند در مقصد (حتی در کشور دیگر) یک واحد ME را اجاره نموده و کارت SIM خودش را در آن قرار دهد. کاربر هر برخوانی که انجام دهد به حساب GSM اقامتگاهش هزینه می گردد. هم چنین سیستم GSM از طریق واحد فعلی ME که مشترک بکار می برد قادر به دسترسی به او می باشد.
وقتی کاربر در حال استفاده از یک ME است فروشگاه برای استفاده موقت هر دارنده دیگر SIM، ME دیگری را در اختیار وی می گذارد. یک کارت SIM نمونه در شکل ۲-۵ نشان داده شده است. مشخصات و محتویات کارت SIM بصورت زیر می باشد.
• کارت دارای قابلیت جابجائی و پلاستیکی می باشد.
• محتوی ID یکتای مشترک موبایل با استفاده از شماره های ISDN و IMSI می باشد.
• محتوی کلید تصدیق Ki و الگوریتم های A3, A5, A8 می باشد.
SIM یک SC قابل جابجایی به اندازه کارت اعتباری بوده و محتوی یک تراشه با یک ریز پردازنده، حافظه با دستیابی اتفاقی (RAM) و حافظه فقط خواندنی (ROM) می باشد. این کارت، وقتی که مشترک از MS برای دریافت و ارسال برخوانی استفاده می کند، توسط وی در واحد MS گذاشته می شود. همانطور که ذکر گردید. یک SIM بخاطر آنکه قادر به نصب در تجهیزات مشترک باشد باید به شکل پیمانه ای باشد.
SIM محتوی تمام اطلاعات مخصوص مشترک که باید در MS ذخیره گردد می باشد. SIM اساسا یک کارت هوشمند بوده و می توان فرض کرد که به شکل یک کارت در قطع ISO یا یک عنصر کوچک باشد که با ME دارای واسط عملیاتی و الکتریکی استانداردی می باشد.
SIM محتوی چند تابع مربوط به امور امنیتی (مانند تصدیق) و ذخیره داده های مخصوص کاربر (مانند اطلاعات محل) می باشد. شماره یکتای IMSI در حافظه SIM بوده (داده مربوط به مشترک) و زمانی که وی برای ارسال و دریافت برخوانی تلاش می کند برای شناساندن وی به سیستم استفاده می شود. هم چنین SIM محتوی عدد یکتای MSISDN بوده که به عنوان مشخصه یکتای موبایل برای برخوانی های ورودی از PSTN/ISDN به موبایل بکار می رود. SIM همچنین محتوی داده های موقتی گوناگون مربوط به مشترکین است که در هر زمان می توانند عوض شوند. تابع ذخیره SIM مخصوصا وقتی از ME خارج می گردد بسیار مهم است. وقتی یک مشترک موبایل خواستار استفاده از سیستم باشد کارت SIM را نصب نموده و عدد شناسایی شخصی (PIN) را ارائه می نماید که این عدد با عدد شناسایی ذخیره شده در SIM مقایسه می گردد. اگر کاربر سه عدد PIN غیر صحیح را وارد کند SIM غیر فعال می گردد. PIN هم چنین می تواند بر حسب درخواست مشترک بطور دائم توسط ارائه دهنده سرویس کنار گذاشته شود. غیر فعال کردن کد PIN بر پائی برخوانی را ساده نموده اما حفاظت از حساب مشترک را در موقع سرقت SIM کاهش می دهد.
تصدیق کاربر به شبکه، با ارسال یک پاسخ توسط MS/SIM، به یک عدد اتفاقی ناشی از سیستم GSM فراهم می گردد. SIM محتوی یک پارامتر تصدیق Ki بوده که به مشترک در همان شروع سرویس اختصاص داده شده و هم چنین در AUC و الگوریتم A3 برای پاسخ به درخواست شبکه نگهداشته می شود. الگوریتم A8 کلید رمز و الگوریتم A5 رمز واقعی را تولید می کنند. جزئیات بیشتری از این الگوریتم ها در بخش ۵-۴ آورده شده اند.

عددهای شناسایی موبایل

GSM از تعدادی توصیف کننده برای شناسایی مشترکین، تجهیزات و ایستگاه ها یا نواحی ثابت استفاده نموده که اغلب موقتی بود و برای پنهان نگهداشتن مشخصات ثابت بکار می روند. در زمان بهره برداری از GSM باید در کی از این توصیف کننده ها داشت. شماره هایی که مشترک موبایل را مشخص می کند سه عدد TMSI, MS-ISDN, IMSI می باشند که آخری شماره شناسایی موقتی بوده که توسط MSC/VLR مورد نظر اختصاص می یابد. TMSI اساسا به دلایل امنیتی برای اجتناب از پخش IMSI در واسط RF هوائی بکار می رود. این عمل استراق سمع را مشکل تر می کند. همانطور که در مشخصات GSM آمده است لازم است در هر برخوانی TMSI تغییر کند. زیر بخش های بعدی ساختار این شماره را توصیف می کند.

مشخصه بین المللی مشترک موبایل

به هر مشترک مجاز GSM یک IMSI اختصاص یافته است که شامل کد کشوری موبایل (MCC)، کد شبکه موبایل (MNC) و یک شماره یکتای شناسایی مشترک موبایل (MSIN) در PLMN می باشد. IMSI یک مشخصه سخت افزاری نیست و توسط یک مشترک مجاز در یک SC نگهداری شده و نتها مشخصه مطلقی است که یک مشترک در سیستم داراست. IMSI محتوی MCC است و NMSI بدنبال آن می آید و حداکثر دارای ۱۵ رقم می باشد. ترکیتب ساختاری IMSI به همراه توضیحات حوزه های مختلف آن در شکل ۲-۶ الف آورده شده است.

مشخصه موقتی مشترک موبایل

 

TMSI بطور مجازی بجای MSC-VLR استفاده شده و برای پنهان نگهداشتن کاربر طراحی شده است. این عدد تنها بعد از تصدیق موفقیت آمیز مشترک اختصاص می یابد. ایجاد ارتباط بین یک TMSI با IMSI تنها در طی تراکنش اولیه مشترک با یک MSC (مثلا تجدید محل)

انجام می شود. در شرایط ویژه (مانند قطع ترافیک و خرابی سیستم) MSC می تواند با استفاده از هر TMSI منحصر بفرد IMSI آن را فراهم کند. هر مشترک همواره به IMSI پاسخ می دهد حتی اگر یک TMSI اختصاص داده شود. VLR باید قادر به مرتبط کردن IMSI یک MS با TMSI جاری آن باشد. چون TMSI تنها ارزش محلی دارد (یعنی درون VLR و ناحیه کنترل شده توسط VLR)، ساختار آن می تواند به منظور نیل به نیازهای محلی توسط هر اداره انتخال گردد. بعد از باز آغازی VLR و به منظور اجتناب از اختصاص مضاعف TMSI، بعضی از بخش های TMSI ممکن است به زمان وابسته گردند.

شماره ISDN ایستگاه موبایل
شماره بین المللی MS باید بعد از پیش شماره بین المللی به منظور دسترسی به مشترک موبایل کشور دیگر گرفته شود. شماره MSISDN مرکب از کد کشور (CC) بوده و به دنبال آن شماره ارزشمند ملی (N(S)N) قرار دارد و نباید از ۱۵ رقم تجاوز نماید. شکل ۲-۶ ب ساختار ترکیبی به همراه توصیف حوزه های مختلف شماره MSISDN را نشان می دهد.

شماره فراگردی ایستگاه موبایل
وقتی که MS وارد ناحیه شماره گذاری دیگر گردد یک MSRN به طور موقتی به آن اختصاص می یابد. شماره MSRN توسط HLR برای مسیر یابی مجدد برخوانی ها به سمت MS بکار می رود. این عدد بر اساس درخواست HLR و برای هر مکالمه اختصاص می یابد. در ناحیه ای که MSRN برای مسیر یابی PSTN/ISDN اختصاص می یابد دارای همان ساختار شماره های بین المللی ISDN می باشد. HLR می داند که مشترک در کدام ناحیه سرویس MSC/VLR قرار دارد. بعد از دریافت HLR ,MSRN آن را به GMSC فرستاده و GMSC برخوانی را به مرکز MSC/VLR که مشترک خوانده هم اکنون در آن ثبت شده است مسیر یابی می کند. شکل ۲-۶ ج ترکیب ساختمان MSRN را نشان داده و توضیحی از حوزه های مربوطه را ارائه می دهد.

مشخصه بین المللی تجهیزات موبایل
IMEI مشخصه یکتای تجهیزات بکار رفته توسط یک مشترک در هر PLMN بوده و برای معین شدن گوشی GSM مجاز (سفید)، غیر مجاز (سیاه) و خراب (خاکستری) استفاده می شود. در حالیکه IMSI برای اطمینان از اینکه فقط کاربران مجاز، به سیستم دسترسی دارند بکار می رود. یک IMEI توسط MS ارسال اما هرگز در حالت رمز فرستاده نمی شود.

سیستم ایستگاه پایه

BSS مجموعه ای از تجهیزات BS است (مانند فرستنده گیرنده ها و کنترل کننده ها) که از طریق واسط A با MSC در ارتباط بوده و مسئول ارتباط MS های موجود در یک ناحیه معینی

می باشد. تجهیزات رادیویی BSS ممکن است در یک یا چند سلول باشند. یک BSS می تواند شامل یک یا چند BS باشد. واسط بین BSC و BTS را واسط Abis نامند. یک BSS شامل دو نوع دستگاه است: BTS که از طریق واسط رادیویی در ارتباط با MS ها بوده و BSC که در ارتباط با MSC می باشد. وظایف بین تجهیزات ارسال BTS و تجهیزات مدیریت BSC تقسیم می گردد. BTS شامل دستگاه های ارسال و دریافت رادیویی، آنتن و تمام پردازش های سیگنال های مربوط به واسط رادیویی می باشد. یک فرستنده و گیرنده در BTS، ۸ کانال رادیویی پایه از یک فریم TDMA را پشتیبانی می کند. BSC مولفه ای از شبکه PLMN است که کنترل یک یا چند BTS را بعهده دارد و شامل یک هستینه عملیاتی است که توابع مشترک کنترلی در BTS را ساماندهی می کند.
BTS عملا قادر به ساماندهی سه تا پنج حامل رادیویی که بین ۲۴ تا ۴۰ ارتباط همزمان را حمل می کنند می باشد. کاستن حجم BTS برای کاستن قیمت ایستگاه سلول مهم است.
یکی از اجزاء مهم BSS که در ساختار GSM بعنوان بخشی از BTS در نظر گرفته شده است واحد تطبیق دهنده نرخ/ترانسکدر (TRAU) می باشد. TRAU تجهیزاتی است که در آن رمز کردن و رمز گشایی به همراه تطبیق نرخ داده انجام می گردد. اگر چه در توصیف مشخصات، TRUA را بعنوان زیر بخشی از BTS می دانند و می تواند دور از BTS، در MSC و حتی بین BSC و MSC قرار گیرد. واسط بین MSC و BSS واسط استاندارد شده SS7 (واسطA) می باشد و همانطور که قبلا بیان شد در توصیه نامه های GSM کاملا معین شده است. این عمل به کارگزار سیستم اجازه می دهد که تجهیزات سوئیچینگ را از یک تولید کننده تهیه و تجهیزات رادیویی و کنترل کننده را از منبع دیگر فراهم کند.
واسط بین BSC و BTS دور نیز یک واسط استاندارد بنام A-bis می باشد. در تقسیم وظایف BSS بین BTS و BSC اصل مهم آن بوده که تنها توابعی که باید نزدیک گیرنده/فرستنده رادیویی باشند در BTS قرار گیرند که این کار هم چنین کمک به کاهش پیچیدگی BTS می کرد. با استدلال بالا بعضی از توابعی که در حوزه وظایف BTS قرار می گیرند عبارتند از:
• نظارت بر کانال های کنترل مشترک و کنترل پخش (BCCH/CCCH)
زمانبندی پیام باید توسط BTS ایجاد شود زیرا از زمانبندی BCCH/CCCH اطلاع کامل دارد (در حالیکه این زمانبندی توسط BSC شناخته شده نیست). این کار شامل برنامه زمانی پیام های فراخوانی در زیر کانال ها می باشد. جزئیات این کانال ها سیگنالینگ در بخش ۳-۲ آورده شده اند.
• کشف دستیابی اتفاقی باید توسط BTS انجام گیرد و سپس یک پیام را به نوبت به BSC می فرستند. اختصاص کانال بعدی توسط BSC انجام می گیردد.
• پیشبرد زمانی توسط BTS تعیین می گردد. همچنین BTS به MS اطلاع داده می شود مگر بعد از دست یابی اتفاقی، که در این حال پیشبرد زمانی برای گنجانیده شدن در پیام تخصیص به BSC گزارش می شود.
• اندازه گیری های کانال رادیویی لینک بالا باید توسط BTS انجام گیرد.
• BTS باید قطار دستیابی HO که توسط MS فرستاده شده را آشکار کند.

• کد کردن و کد گشایی کانال و رمز کردن کانال رادیویی برای حفاظت از خطا در BTS انجام می گیرد. جزئیات کد کردن در فصل ۶ می باشد.
• لایه ۲ واسط رادیویی (LAPDm) باید در BTS خاتمه یابد. جزئیات پروتکل LAPDm در فصل ۸ آمده است.
بر اساس این بحث ما ابتدا وظایف BTS، شکل بندی های BTS-BSC، استفاده از ترانسکدر، که برای تمام مقاصد عملی می تواند بخشی از BTS بحساب آید، و در نهایت وظایف BSC را بیان می کنیم.

وظایف BTS

همانطور که قبلا بیان گردید اولین مسؤلیت BTS ارسال و دریافت سیگنالهای رادیویی یک واحد موبایل در واسط هوایی می باشد. برای انجام دادن کامل این وظیفه، سیگنالها کد و رمز شده، مالتی پلکس و مدوله شده و سپس در ایستگاه BTS به سیستم آنتن خورانده می شوند. اگر چه ترانسکد کردن صحبت Kbps 13 به نرخ داده استاندارد Kbps 16 و سپس ترکیب چهار تا از این سیگنال ها به Kbps 64 می توانند در BSC یا MSC نیز انجام گیرند اما بخشی از وظایف BTS هستند. ارتباطات صوتی می توانند هم به نرخ کامل و هم بصورت نیم نرخ در کانال منطقی صحبت صورت پذیرند. به منظور همزمان نگهداشتن موبایل، BTS سیگنالهای همزمانی زمانی و فرکانسی را در کانال های منطقی تصحیح فرکانسی (FCCH) و BCCH ارسال می کند. سیگنال دریافت شده از موبایل برای یافتن علل خرابی کانال، دیکد، رمزگشایی و متعادل می شوند. چون سیگنال های GSM با پرشهای فرکانسی در نظر گرفته می شوند کنترل داخل سلولی چنان صورت می گیرد که عملا هیچ دو مشترکی به یک فرکانس واحد پرش ننمایند. لذا اطمینان از این که سیگنال های پرشی در ناحیه سرویس BSC متعامد باشند در حوزه مسئولیت BTS است. لیستی از وظایف دیگر BTS بصورت زیر است:
• کد کردن، رمز کردن، مالتی پلکس کردن، مدوله کردن و خوراندن سیگنالهای RF.
• سنکرون کردن زمانی و فرکانسی سیگنال های ارسال شده از BTS.
• هر BTS یک سلول را سرویس می دهد.
• ارتباطات صوت و داده از طریق کانال های نیمه رخ و تمام رخ.
• قبل از دمدولاسیون، سیگنال رسیده از موبایل دیکد، رمز گشائی و متعادل می شود.
• پرش فرکانسی چنان کنترل می گردد که هیچ دو MS در یک ناحیه BSC با هم پرش نکنند.
در نتیجه بطور خلاصه می توان گفت که آشکار سازی با دستیابی اتفاقی و ارسال پیام ها به BSC توسط BTS انجام می گیرد. اختصاص متوالی کانال ها توسط BSC انجام می گیرد. پیشبرد زمانی توسط BTS تعیین می گردد. BTS برای تنظیم مناسب زمانی، سیگنالهایی را به موبایل می فرستد. اندازه گیریهای لینک بالای کانال رادیویی متناظر با اندازه گیری لینک پائین بوده که اولی توسط BTS و دومی توسط MS انجام می گیرد.

شکل بندی های BTS-BSC

برای اتصال BTS-BSC چندین شکل بندی وجود دارد: تک جایی ـ تک سلولی، تک جایی ـ چند سلولی، چند جایی ـ چند سلولی. این شکل بندی ها بر اساس کاربردهای شهری یا روستایی انتخاب می شوند. از آنجائیکه براساس این شکل بندی ها می توان بهترین طرح را برای نیازمندیهای ترافیکی انتخاب کرد، این شکل بندی ها سیستم GSM را مقرون به صرفه کرده است. بنابراین از بعضی از جهات بهینه سازی سیستم توسط انتخاب مناسب شکل بندیها ممکن م

ی گردد. این شکل بندی ها شامل شکل بندی های روستایی همه جهته که در آنها BTS-BSC در یک جا قرار دارند، شکل بندی هایی با حلقه چند دسترسی و زنجیره ای که در آن ها چندین BTS توسط یک BSC دور مجزا با یک توپولوژی اتصال حلقه یا زنجیره ای کنترل می شوند؛ شکل بندی های ستاره روستایی که در آن ها چندین BTS توسط خطوط مجزا به یک BSC متصل می شوند؛ و شکل بندی های قطاعی روستایی که در آن ها سه BTS در یک جا شریک می شوند و توسط یک BSC دور یا پهلوی آن ها کنترل می شوند. در نواحی روستایی اکثر BS ها برای دستیابی به حداکثر پوشش بجای حداکثر ظرفیت نصب می شوند. زیرا مقدار ترافیک در آن نواحی مسئله مهمی نیست.
بیشترین ناحیه پوشش رادیویی (km 30 تا km 70) را می توان تنها با حداقل ترافیک برای یک فرستنده/گیرنده تأمین کرد. بنابراین لازم است در مناطق روستایی سیستم های کم قیمت و شکل بندی های با پیچیدگی کم را پیاده سازی نمائیم. در این مورد MSC هنوز از طریق واسط A بجای BSC به BSS که در برگیرنده چندین سلول تا تنها یک سلول است، متصل است. اگر سلولها پهلوی هم نباشند، BSS بین BSC و BTS تقسیم شده و در اینصورت در آن BSC به چندین BTS متصل خواهد شد. بین BTS و BSC می تواند به تعدادی BSS از طریق واسط های A متصل گردد. بعضی از BSS ها در محل های چند سلولی (قطاعی) هستند. همانطور که در شکل ۲-۷ الف نشان داده شده است علاوه بر BTS های قطاعی چند شکل بندی همه سویی نیز می توانند با استفاده از ترکیباتی مانند اتصالات ستاره، زنجیر و چند افت با یک BSC مشترک دور رابطه برقرار کنند. شکل ۲-۷ ب یک شکل بندی MSC-BSS را نشان
می دهد.

ترانسکدر

بدلیل تفاوت قیمت های نسبی تجهیزات انتقال، کارگزاران سلولی، برای سلول های بزرگتر و توپولژی های معین شبکه، برحسب قرار دادن ترانسکدر در هر یک از محل های BTS و BSC و یا MSC منفعت های گوناگونی را بدست می آورند. اگر ترانسکدر در MSC باشد بصورت عملیاتی هنوز بخشی از BSS به حساب می آید. این مشی حداکثر انعطاف و نوآوری را در بهینه شدن انتقال بین BTS و MSC فراهم می کند.
ترانسکدر وسیله ای است که صحبت Kbps 13 یا داده های Kbps 6،۱۲ ،۶/۳ را مالتی پلکس کرده و ۴ تا از آن ها را به یک داده Kbps 64 استاندارد تبدیل می کند. ابتدا صوت Kbps13 یا داده های Kbps 6،۱۲ ،۶/۳ توسط وارد کردن داده های همزمانی اضافی به سطح Kbps 16 آورده می شوند و سپس چهار تا از آن ها برای آمدن به سطح Kbps 64 در ترانسکدر ترکیب می شوند. اگر تطبیق دهنده نرخ یا ترانسکدر خارج از BTS قرار داده شود (بخشی از BSC یا MSC)، واسط A-bis می تواند تنها روی کانال Kbps 16 داخل BSS عمل می کند. بنابراین چهار کانال ترافیکی می توانند روی یک مدار Kbps 64 مالتی پلکس گردند. لذا نرخ داده و خروجی TRAU برابر Kbps 64 باشد. در اینصورت اگر استاندارد CEPT1 با نرخ هر کانال Kbps 64، در واسط A-bis موجود باشد تا ۳۰ عدد از این کانال ها را می توان برای رسیدن به Mbps 048/2 مالتی پلکس نمود. این سیستم می تواند تا ۱۲۰(۱۲۰×Kbps 16) سیگنال کنترلی و ترافیکی را حمل کند. نرخ عادی داده در PSTN برابر Mbps 2 می باشد که نتیجه آمیختن ۳۰ کانال kbps 64 یا ۱۲۰ کانال kbps 16 می باشد. TRAU با شکل های مختلفی می تواند در زنجیره BTS،MSC و BS قرار گیردد این شکل بندی ها در شکل ۲-۸ نشان داده شده است.

BSC

همانطور که قبلا بحث شد BSC از یک طرف به MSC و از طرف دیگر به BTS متصل می گردد. BSC مدیریت منابع رادیویی (RR) سلولهای تحت کنترل خود را انجام می دهد. BSC عمل اختصاص و آزاد سازی فرکانس ها و شیار های زمانی برای تمام MS های ناحیه خودش را انجام می دهد. BSC عمل دست به دست کردن کانال در داخل سلول را برای MS های حرکت کننده بین BTS های تحت کنترل خودش را انجام می دهد. همچنین برای ساماندهی درخواست های زیاد محلی در طول ساعات قله یا در رویدادهای مخصوص، می تواند مجددا فرکانس ها را به BTS های ناحیه خودش اختصاص دهد. BSC توان انتقال BSS ها و MSهای ناحیه خودش را کنترل می کند. حداقل سطح قدرت یک واحد موبایل در BCCH پخش می شود. BSC سیگنال های مرجع همزمانی فرکانس و زمان که توسط BTS های خودش پخش سراسری می شوند را فراهم می کند. BSC هم چنین تأخیر زمانی سیگنال های دریافت شده MS را نسبت به ساعت BTS اندازه گیری می کند. اگر سیگنال دریافت شده MS، روی قطعه زمانی اختصاص یافته در BTS متمرکز نباشد، BSC می تواند BTS را برای آگاه کردن MS برای انجام پیشبرد زمانی، بطوریکه همزمانی مناسبی رخ دهد هدایت کند. وظایف BSC بصورت زیر می باشند:
• مدیریت RR برای BTS های تحت کنترل خود.
• دست به دست کردن کانال در داخل سلول.
• اختصاص مجدد فرکانسها بین BTSها.
• مدیریت قدرت BTSها.
• فراهم کردن سیگنالهای هم زمانی فرکانس و زمان برای BTS.
• اندازه گیری تأخیر زمانی سیگنال های رسیده از MS ها با مرجع قرار دادن ساعت BTS.
• کنترل پرش فرکانسی.
• کنار هم چیدن کانال های ترافیکی با نرخ کم به منظور کاهش تعداد خطوط از BSC به MSC و BTS را انجام می دهد.
• واسطی برای مدیریت و عملیات BSS فراهم می کند.
BSC پرش فرکانسی تمام BTSها و MSها را در ناحیه خودش کنترل می کند. هم چنین ترتیبی برای پرش در هر BTS برقرار نموده و BTS را وادار به آگاه کردن MSهای تحت کنترل خو

دش از ترتیب اتخاذ شده می کند.
همانگونه که در بخش قبل بحث شد، BSC هم چنین برای کاهش تعداد خطوط انتقال از BSC به BTS، عمل کنار هم چیدن کانال های ترافیکی را انجام می دهد.

زیر سیستم های سوئیچینگ: مرکز سوئیچینگ موبایل و مرکز سوئیچگ دروازه
زیر سیستم های شبکه و سوئیچینگ در بر گیرنده توابع اصلی سوئیچینگ GSM و پایگاه های داده مورد نیاز برای داده های مربوط به مشترک و مدیریت تحرک می باشند. نقش اصلی MSC مدیریت ارتباطات بین کاربران GSM و کاربران دیگر شبکه های مخابراتی می باشد. کار اصلی سوئیچینگ که توسط MSC انجام می شود، هماهنگ سازی برقراری برخوانی ها به و یا از کابران GSM می باشد.
MSC از یک طرف واسط هایی با BSS (و از آن طریق با کاربران GSM) و از طرف دیگر با شبکه های خارجی (ISDN/PSTN/PSPDN) دارد. اختلافات اصلی بین یک MSC و یک مرکز سوئیچینگ در یک شبکه ثابت آنستکه MSC باید اثر اختصاص RRها و طبیعت متحرک بودن مشترکین را بحساب آورده و بعلاوه باید حداقل فعالیت های مورد نیاز برای ثبت محل و دست به دست کردن کانال را نیز انجام دهد.
MSC دروازه واسط بین شبکه های موبایل و ثابت می باشد. هم چنین MSC یک مرکز تلفنی برای ترافیک آغاز شده و یا ختم شده به موبایل می باشد. هر MSC به موبایلهایی که تحت پوشش ناحیه جغرافیایی خودش می باشند سرویس هائی ارائه می دهد. شبکه عملا شامل بیشتر از یک MSC می باشد. MSC روالهای بر پایی برخوانی و مسیر یابی را با روشی مشابه با توابع یک مرکز انتهایی شبکه زمینی کنترل می کند. یک MSC عموما به چندین BSS که پوشش رادیویی را برای نواحی تحت پوشش MSC فراهم می کنند متصل است. مشترکین اداره شده توسط MSC در ناحیه آن قرار گرفته اند (ناحیه MSC) و اتصال آن به مشترکین در موقع لزوم از طریق یک BSS صورت می گیرد. MSC هم چنین از طریق یک شبکه ثابت به هستینه های دیگر GSM PLMN مانند MSC ها و HLR متصل است.
MSC یک سوئیچ تلفنی است که تمامی وظایف مربوط به سوئیچینگ MSهای قرار گرفته در ناحیه جغرافیایی تخصیص داده شده به آن MSC را انجام می دهد. MSC هم چنین باید انواع مختلفی از شماره ها (شماره های IMSI، TMSI، ISDN و MSRN) و مشخصه های مربوط به یک MS که در ثبات های مختلف هستند را مدیریت کند. شماره ها در بخش ثابت شبکه برای مسیر یابی بکار می روند در حالیکه مشخصه ها عموما در واسط های بین MSC و MS بکار می روند.

وظایف MSC
همانطور که قبلا بیان گردید وظیفه اصلی MSC ایجاد هماهنگی در برقراری بر خوانی های بین کاربران موبایل GSM و کاربران PSTN می باشد. بطور مشخص MSC وظایفی از قبیل فراخوانی، اختصاص منابع، ثبت محل و رمز کردن را بعهده دارد. لیستی از اموری که توسط MSC انجام می شود در زیر آمده است:

 

• فراخوانی.
• هماهنگی در بر قراری برخوانی برای تمام MS های قلمرو خودش.
• اختصاص پویای منابع.
• ثبت محل.
• عملیات تعامل با شبکه های مختلف.
• مدیریت دست به دست کردن کانال.
• صدور صورتحساب برای مشترکین بر مبنای ناحیه آن ها.
• اختصاص مجدد فرکانس به BTS های ناحیه خودش برای ساماندهی به درخواست های زیاد.
• رمز کردن.
• کنترل عملیاتی حذف کننده اکو (EC).
• مبادله سبگنالینگ بین واسطهای مختلف.
• هم زمانی با BSS ها.
• یک MSC ممکن است دارای واسط با چندین BSS باشد.
• دارای دروازه به SMS.
بطور مشخص، وظیفه ساماندهی برخوانی مربوط به فراخوانی توسط MSC انجام می گردد. MSC بین برخوانی های تمام مشترکین GSM که در ناحیه خودش کار می کنند هماهنگی ایجاد می کند. اختصاص پویای منابع دست یابی با هماهنگی BSS انجام می گیرد. بطور مشخص تر، MSC درباره زمان و نوع کانال هایی که باید به هر MS اختصاص یابد تصمیم می گیرد. MSC تعامل با شبکه های مختلف را کنترل می کند. MSC در مورد روال تصدیق مشترک بصورت شفاف عمل می کند. MSC به انتقال اتصال بین BSS های مختلف برای MSهای در حال برخوانی فعال که در حرکت از یک سلول به سلول دیگر می باشند، نظارت می کند. این موضوع می تواند وقتیکه هر دو BSS به یک MSC متصل هستند و هم چنین وقتی که آن ها به یک MSC متصل نیستند صورت گیرد. در مورد دوم، روال پیچیده تر است زیرا بیشتر از یک MSC درگیرند. MSC، عمل صدور صورتحساب تمام مشترکین را بر اساس برخوانی و ناحیه آن ها انجام می دهد. زمانیکه مشترک در حال فراگردی است، MSC اول داده های مربوط به عمل صدور صورتحساب برخوانی را از MSC ملاقات شده بدست می آورد. انتقال پارامترهای رمز کردن از VLR به BSS برای ساده کردن رمز بندی در واسط رادیویی توسط MSC انجام می شود. تمام مبادلات اطلاعات سیگنالینگ بین عناصر شبکه در واسطهای مختلف و مدیریت خود واسط ها، توسط MSC کنترل می شوند. در نهایت MSC به عنوان دروازه SMS برای پیش راندن پیام های SMS از مراکز سرویس پیام کوتاه SMSC به مشترکین و از مشترکین به SMSC بکار گرفته می شود. بنابراین MSC بعنوان یک صندوق پستی پیام و سیستم تحویل عمل می کند.

VLR

این عنصر که کنار MSC قرار گرفته است در شکل ۲-۱ الف نشان داده شده است. فراگردی MS در یک ناحیه MSC توسط VLR آن ناحیه کنترل می گردد. زمانیکه یک MS در یک LA قرار گیرد، روال ثبت را آغاز می کند. MSC آن ناحیه از این ثبت باخبر شده و مشخصه ناحیه ای که MS در آن قرار دارد را به VLR منتقل می کند. یک VLR میتواند اطلاعات یک یا چندین MSC LA را ساماندهی نماید. VLR پایگاه داده ای است که MSC را در ذخیره کردن و آزاد سازی داده های مشترکین حاضر در آن ناحیه پشتیبانی میکند. زمانی که یک MS وارد مرزهای ناحیه MSC گردد، رسیدن خود را به MSC گزارش داده تا هویتش را در VLR آن ذخیره سازد. اطلاعات لازم برای مدیریت MS و HLR موجود بوده و به VLR منتقل شده تا اگر لازم باشد براحتی استفاده گردند.
روال ثبت محل باعث تجدید داده های مشترک مطابق با حرکت های MS می گردد. به این دلیل داده موجود در VLR و HLR کم و بیش شبیه هم می باشند. علیرغم آن تنها زمانی که MS در ناحیه مربوطه به یک VLR ثبت شده است داده آن، در آن VLR حاضر می باشد. در این مورد عبارات دائمی و موقتی تنها در فاصله زمانی که موبایل در ناحیه محلی MSC/VLR می باشد معنی دارند. داده موجود در VLR می تواند با داده مربوط به مشترک موجود در یک مرکز تلفن ثابت معمولی هم ارز قرار گیرد. اطلاعات محل می تواند با مرجع تجهیزات خط هر مشترک ثابت متصل شده به آن مرکز هم ارز گردد. VLR مسئول اختصاص یک عدد TMSI جدید به مشترک می باشد. VLR کلیه رمزگذاری ها را از HLR به BSS باز پخش می کند.
سلولها در PLMN به نواحی جغرافیایی دسته بندی می شوند و به هر کدام از نواحی یک LAI اختصاص می یابد، مانند شکل ۲-۲ ج هر VLR مجموعه معینی از LA ها را کنترل می کند. وقتی یک مشترک موبایل از یک LA به LA دیگر فراگردی می کند محل فعلی اش بطور اتوماتیک در VLR های آنها تجدید می گردد. اگر LAهای جدید و قدیمی تحت کنترل دو VLR مختلف باشند، اطلاعات ثبت شده از VLR قبلی حذف و اطلاعات فعلی در VLR جدید توسط کپی کردن داده های پایه از HLR ایجاد می گردند. آدرس VLR جدید توسط کپی کردن داده های پایه از HLR ایجاد می گردند. این اعمال، اطلاعات لازم برای تکمیل براخوانی ها در حالت فراگردی موبایل ها را فراهم می کنند. VLR برای استفاده زیر سیستم فراخوانی و ردیابی موبایل در ناحیه ای که موبایل در حال فراگردی است بکار می رود. وظایف تفصیلی VLR بصورت زیر می باشند.
• برای عمل تصدیق با HLR و AUC بکار می رود.
• کلید رمز گذاری را از HLR به BSS برای رمزگذاری و یا رمز گشایی باز پخش می کند.
• اختصاص شماره های جدید TMSI را کنترل می کند شماره TMSI مشترک می توان بطور متناوب برای تأمین هویت مشترک تغییر کند.

 

 

• فراخوانی را پشتیبانی می کند.
• موقعیت تمام MSهای ناحیه خودش را ثبت می کند.

داده های ذخیره شده در VLR

VLR پایگاه داده ای است که MSC را در ذخیره و آزاد سازی داده های مشترکین حاضر در ناحیه خودش پشتیبانی می کند. وقتی یک MS وارد ناحیه یک MSC گردد، ورود خود را برای ذخیره هویتش در VLR به آن MSC اعلام می کند. اطلاعات لازم برای مدیریت MS برای هر نوع برخوانی ممکن در HLR موجود بوده و برای اینکه در صورت لزوم به آسانی بتوانند آزاد شوند به VLR منتقل می شوند (روال ثبت محلی). این تاثیر متقابل حرکات MS و تجدید داده مشترک را ممکن می سازد. لذا داده های موجود در VLR و HLR کم و بیش مانند هم می باشند.
علیرغم آن تنها وقیتکه MS در ناحیه مربوط به آن VLR ثبت شده است داده آن، در آن VLR می باشد. داده های مربوط به حرکت موبایل MSRN, MSISDN و TMSI هستند. داده های ذخیره شده در VLR در زیر آورده شده اند.
• IMSI
• MSISDN
• MSRN که هم، وقتی که ایستگاه موبایل در یک ناحیه MSC ثبت شده و هم در هر برخوانی به MS اختصاص می یابد و برای مسیر یابی برخوانی های ورودی به آن ایستگاه بکار می رود.
• TMSI
• LA که نشانگر محلی است که MS در آن ثبت شده و برای برخوانی ایستگاه موبایل بکار می رود.
• پارامترهای سرویس تکمیلی.
• دسته بندی های MS.
• کلید تصدیق، پرسش و پاسخ حاصل از AUC.
• ID مربوط به MSC فعلی.

ثبات محل اقامت

HLR پایگاه داده است که داده های مربوط به مجموعه ای از مشترکین را بصورت دائمی ذخیره می کند. HLR پایگاه داده مرجعی برای پارامترهای مشترک می باشد. شماره ها و آدرس های مختلف تعیین هویت علاوه بر پارامترهای تصدیق، سرویس های مشترک شده و اطلاعات ویژه مسیریابی در آن ذخیره شده اند. هم چنین وضعیت جاری مشترک، و چناچه موبایل در حال فراگر

دی باشد شماره فراگردی موقتی مشترک و VLR مربوط، در آن نگهداری می شوند.
HLR داده های لازم برای مسیریابی برخوانی ها به تما MS-SIM های محلی ناحیه

MSC خودش، حتی آنهائی که در حال فراگردی خارج از ناحیه خودش یا در شبکه های دیگر GSM باشند را فراهم می کند. HLR مستقل از محل MS-SIM، داده های مورد نیاز برای جستجوی MS در محل فعلی آن و نیز داده های مورد نیاز برای فراخوانی MS-SIM برای انجام برخوانی های ورودی به آن را فراهم می کند. HLR مسؤول ذخیره و تهیه پارامترهای رمز کردن و تصدیق SIM که در موقع کار MS-SIM لازم می باشند است. HLR این پارامترها را از AUC بدست می آورد.
در HLR رکوردهائی وجود دارد که در آنها هر کاربر و سرویس های تکمیلی آبونه شده آن ها مشخص شده و نیز امکان کنترل در واگذاری دستیابی به این سرویس ها فراهم شده است. HLR هویت دروازه های SMS که پیام هایی برای مشترک سرویس گیرنده SMS دارند را ذخیره نموده تا قادر آن ها به ارسال به مشترک بوده و اعلام وصول آن ها تأیید گردد. HLR اعلام وصول و پیش راندن اطلاعات شارژینگ مشترکین خانگی اش به مرکز صدور صورتحساب حتی وقتی که اطلاعات از PLMN های دیگر می آیند و نیز وقتی که مشترکین خانگی اش در حال فراگردی اند را فراهم می کند. بعضی از داده ها دائمی اند یعنی آن ها تنها بدلایل اداری تغییر می کنند در حالی که بقیه موقتی بوده و بطور اتوماتیک توسط موجودیت های دیگر شبکه بسته به حرکات و اعمال انجام شده توسط مشترک تغییر می کنند.
VLR و HLR هر دو می توانند در یک تجهیزات واحد و در یک MSC پهلوی هم قرار گیرند. یک PLMN ممکن است شامل یک یا چند HLR باشد. داده های دائمی که در یک HLR ذخیره می شوند شامل اقلا زیر هستند:
• IMSI: که بطور صریح MS را در کل سیستم GSM مشخص می کند.
• شماره بین المللی MSISDN: که شماره فهرست ایستگاه موبایل است.
• دسته MS: که مشخص می کند که آیا MS، یک تلفن سکه ای است یا نه.
• محدودیت فراگردی (مجاز یا غیر مجاز)
• داده های مربوط به عضویت در گروه بسته کاربر (CUG)
• پارامترهای مربوط به سرویس های تکمیلی: پیش راندن شماره، وضعیت ثبت، زمان سنج شرطی بدون پاسخ، کلمه عبور استثناء مکالمه، وضعیت فعال سازی، نشانک وارسی سرویس های تکمیلی.
• کلید تصدیق که در روال امنیتی و مخصوصا برای تصدیق هویت اعلام شده توسط MS بکار می رود.
داده های موقتی HLR موارد زیر را شامل می شود:
• LMSI (هویت MS محلی).
• RAND/SRES و Kc یعنی داده های مربوط به تصدیق و رمز گذاری.
• MSRN.
• آدرس VLR جاری که در حال ساماندهی به MS می باشد.

• آدرس MSC، که ناحیه MSC را که MS در آن ثبت شده را مشخص می کند.
• محدودیت فراگردی.
• داده های مربوط به انتظار پیام ها (بکار رفته برای SMS).
داده های دائم مربوط به موبایل، آن هایی هستند که اگر موبایل از یک ناحیه به ناحیه دیگر حرکت کند تغییر نمی کنند. از طرف دیگر داده های موقتی از یک برخوانی به برخوانی دیگر تغییر می کنند. اساسا HLR و MSC ها در روال های بررسی مسیر یابی برخوانی به یک MS و در انتقال اطلاعات شارژینگ بعد از خاتمه برخوانی اثر متقابل دارند. ثبت محل توسط HLR صورت می گیرد. وقتی مشترک ناحیه VLR را عوض نماید HLR از آدرس VLR جدید آگاهی می یابد و VHR جدید را با تمام داده های مربوط به مشترک تجدید می کند. به طور مشابه فسخ محل از VLR قبلی توسط HLR انجام می گیرد.
سرویس های تکمیلی، همانطور که در فصل ۱ توضیح داده شده سرویس های اضافه شده به سرویس پایه هستند. ذخیره تمام این پارامترها در HLR لازم نیست. با این وجود ذخیره تمام پارامترهای اشتراک در HLR مطمئن تر است حتی وقتی بعضی از آن ها در کارت مشترک هم ذخیره گردند.
داده ذخیره شده در HLR تنها وقتی توسط عمل MMI تغییر می کند که مشترکین جدید اضافه، مشترکین قدیمی حذف یا سرویس های ویژه ای که مشترک تغییر نموده و بطور پویا توسط سیستم تجدید نمی گردند.

مرکز تصدیق
AUC اطلاعاتی را ذخیره می کند که برای حفاظت از واسط هوایی در مقابل برقراری تماس بدون اجازه که موجب سوء استفاده از موبایل می گردد لازم است. قانونی بودن مشترک از طریق رمزگذاری و تصدیق، ثابت می گردد. این موارد از اطلاعات کاربر در مقابل فاش شدن ناخواسته حفاظت می کند. اطلاعات تصدیق و کلیدهای رمزگذاری در پایگاه داده AUC ذخیره و موجب می گردد که از اطلاعات کاربر در مقابل فاش شدن و دست یابی ناخواسته حفاظت گردد.
در روال تصدیق، کلید Ki هرگز از طریق مسیر هوایی به موبایل ارسال نمی شود و تنها یک شماره اتفاقی فرستاده می شود و به منظور دستیابی به سیستم، موبایل بایستی پاسخ علامت دار (SRES) صحیحی را، در پاسخ به عدد اتفاقی (RAND) تولید شده توسط AUC، تولید نماید.
همچنین Ki و کلید رمز گذاری Kc هرگز از میان واسط هوایی بین BTS و MS ارسال نمی شوند. تنها یک چالش اتفاقی و یک پاسخ محاسبه شده ارسال می شود. لذا مقادیر Ki و Kc در امان می مانند. به معنای دیگر کلید رمز تنها روی لینک SS7 بین HLR/AUC خانگی و MSC ملاقات شده دارای آسیب پذیری بالقوه است. در نتیجه می توان گفت که عدد اتفاقی و کلید رمز با هر برخوانی تلفنی تغییر کرده چنانچه یافتن آن ها در یک برخوای در برخوانی بعدی سودمند نخواهد بود.
HLR نیز مسؤول تصدیق مشترک در هر بار که شروع به برخوانی نموده و یا برخوانی را دریافت می کند می باشد. AUC که در حقیقت این وظایف را انجام می دهد، یک هستینه جداگانه در

GSM می باشد و اغلب بطور فیزیکی نزدیک HLR قرار گرفته است و چون جدا است، HLR تجهیزات پردازشی جداگانه ای را برای عملیات مربوط به این پایگاه داده بکار می برد.

ثبات مشخصه تجهیزات

EIR پایگاه داده ای است که شماره های IMEI تمام واحد های ME در آن ذخیره می کند. IMEI تمام ME های ثبت شده را بطور یکتا مشخص می کند. عموما یک EIR در PLMN وجو دارد. EIR با HLR های گوناگون در PLMN مورد نظر دارای رابطه می باشد. EIR لیست های گوناگونی از ME ها را نگهداری می کند.
این پایگاه داده مشخصات ME را ذخیره نموده و هیچ کاری با مشترکی که در حال دریافت یا آغاز گر یک برخوانی است ندارد. سه کلاس ME وجود دارد که در این پایگاه داده ذخیره می شوند و هر کلاسی مشخصات مختلفی دارد.
لیست سفید: شامل آن IMEIهایی هست که به MS های معتبر اختصاص داده شده اند این دسته مربوط به تجهیزات معتبر است.
لیست سیاه: شامل IMEIهای موبایلهایی است که گزارش سرقت آنها داده شده است.
لیست خاکستری: شامل IMEI های موبایلهائی است که مشکلاتی دارند (مثلا نرم افزاری دارای خطا، ساخت اشتباه تجهیزات). این لیست شامل تمام MEهایی است که خطاهایشان کم اهمیت تراز آنست که که باعث حذف آنها گردد.

تابع تعامل

GSM سرویس های داده بسیاری به مشترکین خود ارائه می دهد. سیستم GSM با انواع شبکه های داده شخصی و عمومی که در حال حاضر در دسترس هستند واسطه برقرار می کند. این قابلیت میانجی گری توسط IWF ارائه می گردد. در حال حاضر شبکه هایی که GSM از طریق IWF با آنها واسطه را برقرار می کند بصورت زیراند:
• PSTN
• ISDN
• شبکه های داده عمومی سوئیچ مداری (CSPDN)
• شبکه های داده عمومی سوئیچ بسته ای (PSPDN)
IWF ماهیتا جزئی از MSC است و امکان تبدیل نرخ داده و پرتکل را برای مشترکین چنان فراهم می کند که داده بتواند بین تجهیزات ترمینال داده GSM (DTE) و خط زمینی DTE منتقل گردد. IWF هم چنین در موقع لزوم یک مودم از “بانک مودم” را اختصاص می دهد. به این طریق GSM DE، می تواند داده را با یک DE زمینی که از طریق یک مودم آنالوگ و یک مدار باند باریک PSTN به آن م

تصل شده، مبادله نماید.
هم چنین IWF واسطهائی جهت اتصال مستقیم با تجهیزات اضافه شده توسط مشتری مانند پدهای X.25 فراهم می کند. برای ایجاد این اتصال، IWF باید پروتکل های GSM PLMN و شبکه متصل به آن را به هم تبدیل نماید. ممکن است تبدیلات پروتکلی مختلفی برای پیام های سیگنالینگی و ترافیکی لازم باشند که می توانند شامل تطبیق نرخ داده و اضافه کردن بیت های سیگنالینگ باشند. بعلاوه همانطور که قبلا بیان گردید ممکن است نیاز به یک مودم صوتی برای انتقال از طریق یک لینک تلفنی باند باریک داشته باشد. شکل ۲-۹ IWF و شکل بندی واسط با کاربران PSTN و ISDN را نشان می دهد. یک واسط GSM با مودم های با نرخ های مختلف برای اتصال با PSTN، در جدول ۲-۳ نشان داده شده است.

حذف کننده اکو
همانگونه که در شکل ۲-۱۰ نشان داده شد است EC بین PSTN و سوئیچ MSC و برای تمام مدارهای صوتی بکار می رود. EC در واسط MSC-PSTN برای کاهش اثر تاخیر GSM در موقع اتصال موبایل به مدار PSTN لازم است. کل تأخیر رفت و بازگشت در سیستم GSM که حاصل از کد و دیکد کردن صحبت و پردازش سیگنال می باشد در حدود ms 180 است. بجز در موقع ارتباط با PSTN که نیاز به مبدل هایبرید دو سیم به چهار سیم در مدار است در حالت عادی این تأخیر عامل آزاد دهنده ای برای موبایل نمی باشد. این هایبرید در مرکز تلفن محلی لازم است زیرا حلقه استاندارد محلی یک مدار دو سیم است. بعلت وجود این هایبرید مقداری انرژی در سمت دریافتی چهار سیمه از موبایل به سمت ارسالی چهار سیمه کوپله شده و بنابراین مجددا به موبایل ارسال می شود.
این عمل موجب اکو شده و در سمت مشترک زمینی اثری ندارد اما برای موبایل عاملی آزار دهنده می باشد. EC استاندارد، تاخیر حدود ms 70 را حذف می کند. در یک PSTN معمولی (مکالمه زمین به زمین) اکویی پیدا نمی شود زیرا تأخیر بسیار کوتاه است و کاربر زمینی قادر به تفکیک اکو و “تن های جانبی” عادی تلفنی نیست. لذا با افزودن تأخیر رفت و برگشت فوق به GSM و بدون EC، اثر مورد نظر برای مشترک MS ناراحت کننده می باشد.

 

مرکز نگهداری و عملیات
هدف از OMC ارائه پشتیبانی مقرون به صرفه مشترکین می باشد و برای فعالیت های نگهداری و عملیات محلی و ناحیه ای بصورت متمرکز در شبکه سلولی لازم می باشد. هدف اصلی از OMC اجرای تمام وظایف عملیات و نگهداری در المانهای سیستم GSM PLMN می باشد. به این دلیل OMC کلیاتی از شبکه مرکزی را فراهم کرده و وظایف نگهداری بخش های گوناگون O&M را

گوناگون GSM بکار می برد. این کار عموما در شبکه های PSTN و شبکه های ثابت دیگر از طریق خطوط اجاره ای انجام می شود. انتقال پیام ها و داده های OMC می تواند هم توسط پروتکل SS7 و هم توسط پروتکل X.25 انجام گیرد. پروتکل های SS7 اکثرا در GSM PLMN برای انجام تراکنش های کنترلی پیام های با طول کوتاه و متوسط از طریق مدارهای ISDN یا PSTN بکار می رود

. از طرف دیگر X.25 می تواند برای حجم زیاد انتقالات داده از مراکز مانند بار کردن نرم افزار یا انتقالات مربوط به پایگاه داده مشترک، بکار رود. بطور خلاصه وظایف زیر توسط OMC انجام می شوند.
• پشتیبانی از عملیات نگهداری سیستم.
• تأمین واسط X.25.
• ساماندهی آلارم.
• مدیریت بر عملکرد.
• کنترل شکل بندی و نسخه های نرم افزار سیستم.
• نمایش وضیعت شبکه.
• جمع ترافیک از شبکه.

OMC توابع ساماندهی آلارم برای گزارش و نیز لوگ آلارم های تولید شده توسط هستینه های دیگر شبکه را تامین می کند. پرسنل نگهداری OMC می توانند بحرانی بودن آلارم ها را مشخص نمایند. توابع نگهداری علاوه بر عملیات اداری و فنی مربوط به نگهداری، تصحیح عملیات سیستم یا بازیابی عملیات بعد از کار افتادن آن در کوتاه ترین زمان ممکن را انجام می دهند.
توابع مدیریت خطای OMC این امکان را ایجاد می کنند که اجزاء شبکه بطور دستی و یا اتوماتیک از سرویس خارج و یا مجددا داخل سرویس شوند. وضعیت اجزاء شبکه می تواند با وارسی و تست و تشخیص المانهای گوناگون بررسی گردد. عملیات تشخیص ممکن است توسط OMC و از راه دور آغاز گردد. سرویس رد گیری برخوانی موبایل نیز می تواند توسط OMC درخواست گردد. وظایف مدیریت کارایی سیستم شامل جمع کردن آمارهای ترافیکی از موجودیت های شبکه GSM و بایگانی کردن آنها در فایل ها یا نمایش آن ها برای آنالیز می باشد. بعلت اینکه امکان جمع کردن حجم بزرگی از داده ها وجود دارد، پرسنل نگهداری بر اسا

س علاقه، نیاز و تجربیات گذشته خود تعیین می کنند که کدامیک از آمارهای تفصیلی باید جمع گردند. پس از آنالیز کارایی، اگر لازم باشد می توان یک آلارم را از راه دور نشاند.
OMC امکان تغییر در سیستم برای بار کردن نسخه های جدید نرم افزار و شکل بندی مجدد پایگاه های داده در موجودیت های شبکه را فراهم می کند. نر

م افزارها می توانند از OMC به موجودیت های دیگر شبکه بار و یا برعکس از موجودیت های شبکه به OMC بار گردند.
OMC هم چنین نسخه های مختلف نرم افزار که روی زیر سیستم های مختلف GSM در حال اجرا هستند را زیر نظر دارد. شکل ۲-۱ ب واسط OMC با زیر سیستم های دیگر GSM به همراه لیست توابع آن را نشان می دهد.

مرکز مدیریت شبکه

مرکز مدیریت شبکه، امکان مدیریت متمرکز و سراسری عملیات و نگهداری شبکه هایی که توسط OMC ها پشتیبانی می شوند را ایجاد می کند. مراکز OMC مسؤول مدیریت منطقه ای شبکه هستند. NMC هر دو مدیریت تجاری و اداری، مدیریت امنیتی، کنترل تغییرات در سیستم و نگهداری فیزیکی را فراهم می کنند [۲,۴,۸]. NMC عموما از طریق خطوط اجاره ای PSTN به زیر سیستم PLMN متصل است. مشخصات برجسته و صور NMC در زیر آمده اند:
• وجود یک NMC در شبکه.
• مدیریت ترافیک کل شبکه را انجام می دهد.
• برآلارم های سطح بالا درگره های فوق بار یا خراب نظارت می کند.
• زمانی که OMC فاقد پرسنل است مسؤلیت آن را انجام می دهد.
• داده های ضروری تعیین کارائی شبکه را برای طراحان فراهم می کند.
همانطور که در بخش قبل بیان گردید، OMC یک مرکز مدیریتی منطقه ای بوده در حالی که NMC مرکز مدیریتی سراسری است. OMC برای نظارت و کنترل فعالیت های روزانه عملیات سیستم بکار می رود درحالی NMC برای طراحی های بلند مدت می باشد. OMC توسط کارگزاران شبکه بکار می رود در حالیکه NMC توسط مدیران و طراحان شبکه بکار می رود.

مرکز صدور صورتحساب

مرکز صدور صورتحساب سیستمی است که توسط مدیریت PLMN فراهم شده و داده های صورتحساب را از موجودیت های شبکه GSM جمع آوری کرده و آن ها را به حساب مشترکین اعمال می کند. جزئیات عملیات مرکز صدور صورتحساب توسط استانداردهای GSM ذکر نشده اند. داده صورتحساب از دو جزء تشکیل شده است:
رکوردهای برخوانی که توسط MSC ها تولید می شوند و رکوردهای رویدادها که توسط HLR ها و VLR تولید می شوند. رکوردهای رویداد با تعداد دفعاتی که این پایگاه های داده در اثر حرکت کاربر دستیابی می شوند، مانند تجدید های محل و پیش راندن برخوانی های ختم شده به موبایل، تغییر می کنند. چون GSM توصیه می کند که هر MS در حال برخوانی، یک رکورد برخوانی جداگانه ای را تولید نماید، MSC آغازگر (MSC لنگر ) که با یک برخوانی درگیر شده نقش جمع کننده داده های رکوردهای برخوانی از MSC های دیگری که در برخوانی د

رگیر بوده را بازی می کند. زمانیکه برخوانی قطع گردید MSC اولیه، داده های برخوانی را در یک رکورد مرکب مجزا که بعدا به مرکز صدور صورتحساب ارسال می گردد قرار می دهد. به این طریق برخوانی هایی که از طریق یک MSC دروازه وارد PLMN می گردند تنها به یک رکورد برخوانی پیوست می شوند. برخوانی های آغاز شده از موبایل که قبل از وارد شدن به PSTN از یک MSC به MSC دیگر سوئیچ شده اند، نیز به یک رکورد برخوانی پیوست می شوند. نیز داده های دست به دست کردن کانال بین MSC ها می توانند توسط یک ساختار رکورد جداگانه حفظ شوند. رکوردها همان گونه که تولید می شوند در یک فایل ذخیره می شوند. فایل مورد نظر دارای اندازه ثابتی بوده و وقتی که فایل پر گردد بطور اتوماتیک با استفاده از لینک های ارتباطی X.25 به مرکز صدور صورتحساب منتقل گردد. در فصل ۷ به جزئیات مرکز صدور صورتحساب خواهیم پرداخت.

شبکه بندی

سیگنالینگ بخشی ضروری در سیستم تلفنی می باشد. سیگنالینگ بین سوئیچها برای تصرف و آزاد کردن مدارات ترانک ضروری می باشد. در اکثر ارتباطات شبکه ای GSM، استاندارد های شناخته شده بین المللی SS7 و X.25 مورد قبول قرار گرفته اند. عموما توصیه نامه های مربوط به واسط های سیستم های باز (OSI)، در مورد ۷ لایه پروتکل های لایه ای مورد قبول قرا گرفته اند. توصیه نامه های GSM مشخصات تفصیلی واسط کانال رادیویی (هوائی) بین MS و BS را در بر دارد. واسط هوایی بین واحد موبایل و فرستنده/گیرنده پایه، در سراسر جهان استاندارد شده است. استانداردهای واسط هوائی عمیقا مرهون استانداردهای سلولی آنالوگ و مفهوم X.25 می باشند. با این وجود بیشتر استاندارد واسط هوایی مختص GSM بوده که پیش قدم در ایجاد سیستم سلولی دیجیتال شده است. در نتیجه استفاده از این استانداردها در کل شبکه موبایل، سازگاری بین عناصر مختلف شبکه که توسط سازندگان مختلف تولید شده اند ایجاد می شود. تکمیل برخوانی ها در فراگردی موبایل ها و در دست به دست کردن کانال ها بین MSC ها نیز برای انعطاف بیشتر صورت گرفته است. این روالها نیاز به برقراری مدارهایی بین دو MSC دارند. GSM این روالها را به طریقی معین نموده که بتوان اتصال بین شبکه های PSTN یا ISDN موجود و MSC را برقرار نمود. این قابلیت، به همراه استفاده از واسطهای استاندارد، به این روال اجازه می دهند که حتی وقتی که MSC ها توسط دو سازنده مختلف تهیه شده اند اجرا گردند.