GSM Modem چيست؟

مقدمه اي بر GSM :

مخابرات سلولي يکي از سريعترين Application هاي رو به رشد در صنعت ارتباطات است. هر روزه بر تعداد مشترکين اين نوع ارتباط در جهان افزوده ميشود .

تجارت ارتباطات موبايل به سرعت در CEPT )دفاتر پست و مخابرات اروپايي) در حال رشد و توسعه است . CEPT از طريق بازارهاي پر قدرت موبايل، توسعه فناوري موبايل را رهبري مينمايد و همکاريهاي جديدي در زمينه سيستمهاي استادارد ساز ، پياده سازي و اجراي اين فناوريها به وجود آورده است .

يکي از مهمترين محصولات اين استاندارها که در CEPT شکل گرفته است استاندارد GSM است. اين استاندارد سيستم ارتباطات موبايل سلولي ديجيتالي نسل جديد را در CEPT اروپا توسعه داده است. براي اولين با کار استادارد سازي GSM جهت پياده سازي اين سيستم در سال 1991 صورت گرفته است .

معماري GSM :

سيستم GSM از ترکيب 3 زير سيستم اصلي به وجود آمده است :

زير سيستم شبکه

زير سيستم راديويي

 زير سيستم پشتيباني و نگهداري

در سيستم GSM براي برقراري ارتباطات اپراتورهاي شبکه با منابع مختلف و تجهيزات زير ساختار سلولي، نه تنها رابطي هوايي بلکه چندين رابط اصلي ديگر براي مرتبط کردن قسمتهاي مختلف اين سيستم تعريف شده است .

سه رابط مهم در سيستم GSM در زير آمده است :

رابط A که ميان MSC و BSC قرار دارد .

رابط A-bis که ميان BSC و BTS قرار دارد .

رابط UM که ميان BTS و MS قرار دارد .

رابط ديگري نيز به نام MAP وجود دارد که پروتکلي است که ميان عناصر EIR ، HLR ،VLR ،MSC و AUC در و بدل ميشود .

زير سيستم شبکه :

اين سيستم شامل تجهيزات و فانکشنهاي مربوط به مکالمات end-to-end ، مديريت مشترکين ، Mobility ميباشد و نيز مانند رابطي ميان سيستم GSM و مراکز تلفن ثابت (PSTN) عمل ميکند .

زير سيستم شبکه ، يک زير سيستم سوئيچينگ ميباشد که شامل MSC ها ، AUC ، HLR ، VLR و EIR ميباشد .

در زير تعريف کوتاهي از هر يک از اين عناصر ارائه شده است :

MSC يا مرکز سرويسهاي سوئيچينگ موبايل فانکشنهاي راه اندازي مکالمه (Call setup) را انجام ميدهد ، رابطي نيز با مراکز تلفن ثابت دارد و فانکشنهايي نيز مانند ارايه صورت حساب مشترکين نيز بر عهده اين مرکز است .

HLR : يا ثبت کننده محل HOME يک پايگاه داده متمرکز شامل اطلاعات تمامي مشترکين ثبت شده در يک PLMN است. ممکن است در يک PLMN بيشتر از يک HLR وجود داشته باشد ولي هر مشترک مشخص تنها به يک HLR ميتواند وارد شود .

VLR : يا ثبت کننده محل visitor يک پايگاه داده شامل اطلاعات موبايلهايي است که در حال حاضر در حوزه MSC کنترلي در حال حرکت هستند .

در زمانيکه يک MS به حوزه MSC جديدي وارد ميشود VLR اي که به آن MSC متصل شده است، اطلاعات MS مورد نظر را از HLR درخواست ميکند . HLR نيز اطلاعات MS مورد نظر را به آن MSC که MS در حوزه اش قرار دارد ارايه خواهد داد. اگر يک MS بخواهد مکالمه اي برقرار نمايد VLR تمام اطلاعات مورد نياز جهت برقراري مکالمه را ارايه خواهد داد و لزومي ندارد که در هر لحظه از HLR سوال نمايد . VLR در يک جمله ميتوان گفت، يک HLR توزيع شده است و شامل اطلاعات دقيقي در مورد محل يک موبايل است .

AUC : يا مرکز تعيين هويت به HLR متصل ميشود و وظيفه آن آماده سازي HLR به همراه پارامترهاي تعيين هويت و کليدهاي رمز نگاري است که اين عمليات براي اهداف امنيتي استفاده ميشوند .

EIR : يا ثبت کننده هويت تجهيزات يک پايگاه داده است که در آن شماره هاي بين المللي تعيين هويت تجهيزات موبايل (IMEI) براي هر دستگاه موبايل ثبت شده، ذخيره ميشود .

يکي ديگر از ترکيبات زير سيستم شبکه Echo Canceller است که مسايل آزار دهنده اي مانند انعکاس صدا که از طريق شبکه موبايل در زمان اتصال به مدار PSTN ايجاد ميشود را کاهش ميدهد .

شبکه IWF يا فانکشن داخل شبکه اي نيز رابطي ميان MSC و ديگر شبکه ها(ISDN و PSTN ) ميباشد .
(IWF = InterWorking Function)

 

زير سيستم راديويي :

شامل تجهيزات و فانکشنهاي مرتبط با مديريت اتصالات مسير راديويي، مانند مديريت handover ها ميباشد. اين زير سيستم شامل BTS ، BSC و MS است . MS به طور قرار دادي در زير سيستم راديويي قرار گرفته او هميشه آخرين مسير يک مکالمه است و از برقراري يک مکالمه ، به همراه زير سيستم شبکه ، جهت مديريت Mobility ، محافظت ميکند .

MS داراي قابليتهاي پايانه شبکه و همچنين پايانه کاربر است. هر سلول در سيستم GSM يک BTS با چندين گيرنده و فرستنده دارد. يک گروه از BTS ها توسط يک BSC کنترل ميشوند. پيکربنديهاي مختلفي براي BSC - BTS وجود دارد. برخي از اين پيکربنديها براي وضعيت ترافيک بالا و تعدادي براي مناطقي با ترافيک متوسط طراحي شده اند. يک BSC فانکشنهايي چون handover و power control را نيز کنترل ميکند . BSC و BTS با هم به نام BSS شناخته ميشوند . BSS از ديد MSC به صورت يک رابط که ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه اي مشخص برقرار ميکند، به نظر ميرسد . BSS دائما با يک مديريت کانال راديويي ، فانکشنهاي انتقال، کنترل link راديويي و تخمين کيفيت و مهيا سازي سيستم براي handover ها، مرتبط است . BSS ميتواند به n سلول پوشش بدهد که n ميتواند يک يا بيشتر باشد .

 

زير سيستم مرکز نگهداري و پشتيباني (OMC)

شامل فانکشنهاي نگهداري و پشتيباني تجهيزات GSM ميباشد و پشتيباني رابط اپراتور شبکه را نيز بر عهده دارد . OMC به تمام تجهيزات داخل سيستم سوئيچينگ و BSC متصل ميشود . OMC در حقيقت فانکشنهاي نظارتي GSM يک کشور را انجام ميدهد (مانند صورتحساب دادن ) و يکي از مهمترين فانکشنهاي آن هم ، فانکشن نگهداري HLR يک کشور است .

بسته به اندازه شبکه هر کشور ميتواند بيشتر از يک OMC داشته باشد. مديريت سراسري و متمرکز شبکه نيز توسط مرکز مديريت شبکه (NMC) انجام ميپذيرد و OMC نيز مسئول مديريت منطقه اي شبکه ميباشد .

تعريف ساده سيستم GPRS چيست؟

نسل 5/2 تلفن هاي همراه يا GPRS مخفف General Packet Radio Service ، يک سرويس راديويي بي سيم ، جهت ارسال داده است که مرجله مياني بين( GSM نسل دوم و UMTS نسل سوم) شبکه هاي مخابرات سيار است که امکان ارسال داده را با سرعت 2/171 کيليو بيت بر ثانيه، امکان پذير مي سازد .

سيستم GPRS ، پهناي باند وسيع تر و امکانات راديويي بيشتري در اختيار مشترکين قرار مي دهد تا ارسال داده با سرعت بيشتري انجام شود ، که اين مقدار 3 برابر حداکثر سرعتي است که کاربران مي توانند از شبکه هاي تلفن ثابت،اطلاعات دريافت کنند و تقريبا بيش از 10 برابر سرعت ارسال ديتا در شبکه فعلي GSM است. ارائه سرعت 171/2 کيلو بيت بر ثانيه براحتيدستيافتني است در حاليکه براي رسيدن به اين منظور در حدود 2 تا 8 GSM بطور همزمان نياز است که در اين صورت هم عملاً کابر چيز هاي زياد ديگري را از دست خواهد داد .برتري ديگر آن اين است لازم نيست به ميزان ارتباطتان که با GPRS پشتيباني مي شود پول پرداخت کنيد بلکه هزينه شما معادل حجم اطلاعاتي مي باشد که دريافت و ارسال نموده ايد .

GPRS تمام پروتکل هاي IP را پشتيباني مي کند و بصورت يک لينک هميشه روشن مي باشد و.اين بدين معني است که نيازي نيست پيام را از طريق Server ارسال کنيد ، بلکه مي توانيد آنها را بصورت مستقيم به وسيله دستگاه هاي ارتباطي دستي يا موبايل بفرستيد. امروزه اکثر اپراتورهاي شبکه هاي بزرگ از شبکه GPRS استفاده مي کنند ولي امکان اضافه کردن اين قابليت به تمام وسايل موبايل نيست .

تجهيزات مورد نياز ؟

PC هاي کتابي و وسايل دستي مي توانند به همراه آداپتورهاي GPRS تکميل شوند تا بتوانند با اين تکنولوژي کار کنند البته اگر موبايل شما GPRS را پشتيباني نمي کند بايد آن را ارتقاء دهيد .سيستم GPRS احتياج به گوشي هاي سازگار با تکنولوژي خود دارد ، بنابر اين از گوشي هاي فعلي نمي توان در شبکه GPRS استفاده کرد. به صورت کلي،گوشي هاي تلفن همراه نسل 5/2 به سه دسته تقسيم بندي مي شوند: در يک دسته از آنها امکان برقراري ارتباط صوتي و ارسال ديتا به صورت همزمان وجود دارد و در دسته ديگر فقط يکي از شبکه هاي GSM يا GPRS براي برقراري مکالمه صوتي و يا ارسال ديتا به صورت اتوماتيک انتخاب مي شود و در گروه سوم ، انتخاب شبکه به صورت دستي انجام مي گيرد . سرعت در ارسال و دريافت ديتا به نوع گوشي موبايل نيز بستگي دارد ؛ گوشي هاي تلفن همراه جديد از نظر سرعت ارسال و دريافت ديتا به سه دسته تقسيم بندي مي شوند؛ در دسته اول که از 1+2 کانال استفاده مي کنند و با سرعت 8/26 کيليو بيت بر ثانيه امکان Download و 4/3 کيلو بيت بر ثانيه امکان Upload دارند ؛ دسته دوم 1+3 کانال دارند و2/40 کيلو بيت بر ثانيه Download و 4/13 کيلوبيت بر ثانيه براي Upload دارند و گروه سوم ، تقريبا 6/53 کيلو بيت ثانيه امکان Download خواهند داشت و ما در آينده مجبوريم نوع گوشي خود را متناسب با سرويس هايي که از شبکه مي گيريم ، انتخاب کنيم .

ارائه اين سرويس ها ، با دراختيارگذاشتن ظرفيت يک راديو کامل در ايستگاه ها ،که در واقع 8 برابر امکاناتي است که در اختيار مشترکين جهت مکالمه تلفني قرار مي گيرد ، امکان پذير است. ولي در حال حاضر، حداکثر سرعتي که در شبکه قابل پياده سازي است 60 کيلو بيت بر ثانيه است ، که با استفاده از چهار برابر ظرفيت فعلي يک کاربر تلفن همراه و نيمي از ظرفيت يک فرستنده ايستگاه BTS امکان پذير است .