مقاله در مورد شبکه های موبایل

توضیحات

 مقاله در مورد شبکه های موبایل دارای 20 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد شبکه های موبایل  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد شبکه های موبایل،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد شبکه های موبایل :

شبکه های موبایل

آشنایی با شبکه های موبایل و دیتا
هر روزه بر تعداد مشتركین این نوع ارتباط در جهان افزوده میشود .
تجارت ارتباطات موبایل بسرعت در CEPT ( دفاتر پست و مخابرات اروپایی ) در حال رشد و توسعه است . CEPT از طریق بازارهای پر قدرت موبایل ، توسعه فناوری موبایل را رهبری می نماید و همكاریهای جدیدی در زمینه سیستمهای استاندارد ساز ، پیاده سازی و اجرای این فناوریها بوجود آورده است .

یكی از مهمترین محصولات این استانداردها كه در CEPT شكل گرفته است استاندارد GSM است. این استاندارد سیستم ارتباطات موبایل سلولی دیجیتالی نسل جدید را در CEPT اروپا توسعه داده است . برای اولین بار كار استاندارد سازیGSM جهت پیاده سازی این سیستم در سال 1991 صورت گرفته است .
European Post offices and Telecommunication=CEPT

معماری GSM
در شكل بالا معماری سیستم GSM و عناصر تشكیل دهنده آنرا بهمراه رابطهای آنها مشاهده میكنید . سیستم GSM از تركیب 3 زیر سیستم اصلی بوجود آمده است :
1- زیر سیستم شبكه
2-زیر سیستم رادیویی
3- زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری
در سیستم GSM برای برقراری ارتباطات اپراتورهای شبكه بامنابع مختلف و تجهیزات زیر ساختار سلولی ، نه تنها رابطی هوایی بلكه چندین رابط اصلی دیگر برای مرتبط كردن قسمتهای مختلف این سیستم تعریف شده است ( این رابطها را میتوانید در شكل بالا مشاهده نمایید.
سه رابط مهم در سیستم GSM در زیر آمده است :

رابط A كه میان MSC و BSC قرار دارد .
رابط A-bis كه میان BSC و BTS قرار دارد .
رابط UM كه میانBTS و MS قرار دارد .
رابط دیگری نیز بنام MAP وجود دارد كه پروتكلی استكه میان عناصر MSC ، VLR ، HLR ، EIR و AUC رد وبدل میشود .
1-زیر سیستم شبكه :
این سیستم شامل تجهیزات و فانكشنهای مربوط به مكالمات end-to-end ، مدیریت مشتركین ، Mobility می باشد و نیز مانند رابطی میان سیستم GSM و مراكز تلفن ثابت ( PSTN ) عمل میكند .
زیر سیستم شبكه ، یك زیر سیستم سوئیچینگ می باشد كه شامل MSC ها ، VLR ، HLR ، AUC و EIR می باشد .

در زیر تعریف كوتاهی از هر یك از این عناصر ارائه شده است :
MSC : یا مركز سرویسهای سوئیچینگ موبایل فانكشنهای راه اندازی مكالمه (call setup) را انجام میدهد ، رابطی نیز با مراكز تلفن ثابت دارد و فانكشنهایی نیز مانند ارائه صورت حساب مشتركین نیز برعهده این مركز است .
HLR : یا ثبت كننده محل HOME یك پایگاه داده متمركز شامل اطلاعات تمامی مشتركین ثبت شده در یك PLMN است . ممكن است در یك PLMN بیشتر از یك HLR وجود داشته باشد ولی هر مشترك مشخص تنها به یك HLR میتواند وارد شود .
VLR : یا ثبت كننده محل visitor یك پایگاه داده شامل اطلاعات موبایلهایی استكه در حال حاضر

در حوزه MSC ی كنترلی در حال حركت هستند . در زمانیكه یك MS به حوزه
MSC جدیدی وارد میشود ، VLR ی كه به آن MSCمتصل شده است ، اطلاعات MS مورد نظر را از HLR درخواست میكند . HLR نیز اطلاعات MS مورد نظر را به آن MSC كه MS در حوزه اش قرار دارد ، ارائه خواهد داد . اگر یكMS بخواهد مكالمه ای برقرار نماید VLR تمام اطلاعات مورد نیاز جهت برقراری مكالمه را ارائه خواهد داد و لزومی ندارد كه در هر لحظه از HLR سوال نماید . VLR در یك جمله میتوان گفت ، یك HLR توزیع شده است و شامل اطلاعات دقیقی در مورد محل یك موبایل است .
AUC : یا مركز تعیین هویت به HLR متصل میشود و وظیفه آن آماده سازی HLR بهمراه پارامترهای تعیین هویت و كلیدهای رمزنگاری استكه این عملیات برای اهداف امنیتی استفاده میشوند .
EIR : یا ثبت كننده هویت تجهیزات یك پایگاه داده استكه در آن شماره های بین المللی تعیین هویت تجهیزات موبایل (IMEI) ، برای هر دستگاه موبایل ثبت شده ، ذخیره میشود .
یكی دیگر از تركیبات زیر سیستم شبكه Echo Canceller استكه مسایل آزار دهنده ای ( مانند انعكاس صدا ) كه از طریق شبكه موبایل در زمان اتصال به یك مدار PSTN ایجاد میشود را كاهش میدهد .
شبكه IWF یا فانكشن داخل شبكه ای نیز رابطی میان MSC و دیگر شبكه ها ( PSTN و ISDN )میباشد .
-2زیرسیستم رادیویی
شامل تجهیزات و فانكشنهای مرتبط با مدیریت اتصالات مسیر رادیویی ، مانند مدیریت handover ها می باشد . این زیر سیستم شامل BSC ، BTS و MS است . MS بطور قراردادی در زیر سیستم رادیویی قرار گرفته و همیشه آخرین مسیر یك مكالمه است و از برقراری یك مكالمه ، بهمراه زیر سیستم شبكه ، جهت مدیریت mobility ، محافظت میكند .

IWF=InterWorking Function)
MS دارای قابلیتهای پایانه شبكه و همچنین پایانه كاربر است . هر سلول در سیستم GSM یك BTS با چندین گیرنده وفرستنده دارد . یك گروه از BTS ها توسط یك BSC كنترل میشوند . پیكربندیهای مختلفی برای BSC-BTS وجود دارد . برخی از این پیكر بندیها برای وضعیت ترافیك بالا و تعدادی برای مناطقی با ترافیك متوسط طراحی شده اند . یك BSC فانكشنهایی چون handover و power control را نیز كنترل مینماید .BSC و BTSبا هم بنام BSS شناخته میشوند . BSS از دید MSC بصورت یك رابط كه ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه ای مشخص برقرار میكند ، به نظر می رسد . BSS دائما با یك مدیریت كانال رادیویی ، فانكشنهای انتقال ، كنترل link رادیویی و تخمین كیفیت و مهیا سازی سیستم برای handover ها ، مرتبط است . BSS میتواند به N سلول پوشش بدهد كه N میتواند یك یا بیشتر باشد .

زیرسیستم مركز نگهداری و پشتیبانی (OMC ) شامل فانكشنهای نگهداری و پشتیبانی تجهیزات GSM میباشد و پشتیبانی رابط اپراتور شبكه را نیز برعهده دارد .
OMC به تمام تجهیزات داخل سیستم سوئیچینگ و BSC متصل میشود . OMC در حقیقت فانكشنهای نظارتی GSM یك كشور را انجام میدهد ( مانند صورتحساب دادن ) و یكی دیگر از مهمترین فانكشنهای آن هم ، فانكشن نگهداری HLR یك كشور است .
بسته به سایز شبكه هر كشور میتواند بیشتر از یك OMC داشته باشد . مدیریت سراسری و متمركز شبكه نیز توسط مركز مدیریت شبكه( NMC) انجام میپذیرد و OMC نیز مسئول مدیریت منطقه ای شبكه میباشد .
مطالب فوق شرح مختصری در مورد معماری GSM ، عناصر ، فانكشنها و رابطهای سیستم GSM بود.

گذری کوتاه در مورد شبکه تلفن ثابت
آشنایی مقدماتی با نحوه کار شبکه تلفن ثابت(PSTN)

برای اینکه نحوه کار شبکه موبایل(PLMN) برای شما مشخص شود ابتدا توضیح مختصری در باره شبکه تلفن ثابت خواهم داد که امیدوارم
خالی از لطف نباشد.
زمانی که شما در منزل یا محل کار قصد تماس گرفتن دارید ابتدا گوشی تلفن را بر می دارید و صدای بوق خاصی را می شنوید به این معنی که شما مجاز به شماره گیری و استفاده از شبکه تلفن ثابت هستید ارتباط شما با مرکز تلفن محلی (LOCAL) خود بو سیله دو رشته سیم مسی که از درب منزل یا محل کار شما به نزدیکترین پست (POST) (همان جعبه های کو چک سرب

ی رنگ که در روی دیوار معابر نصب شده و به مقداری کابل وارد و خارج شده است)رفته است و از پست به کافو می رود(کافو ها همان کمدهای سبز رنگ است که در کنار خیابانها نصب شده است ) و از کافوها به چاله حوضچه که در زیر زمین توسط مخابرات حفر شده می رود و از آنجا به مرکز

تلفن وارد می شود.
در مرکز تلفن دو رشته سیم مسی ابتدا به سالن MDF می رود (سالن MDF سالنی است که در آن کانکتور های زیادی بر روی شلفهای ایستا نصب شده است از یک طرف به ازای هر پورت یا شماره تلفن دورشته سیم مس از سمت سوییچ به آن وارد شده است و از سمت دیر دورشته سیم مسی که از سمت مشترک(منزل یا محل کار شما) آمده به آنجا می رسد و با ارتباط این دو شما می توانیدبه سوییچ وصل شده و یا اصطلاحا بوق داشته یاشید.
لازم به ذکر است هرگاه شما با 117 (خرابی تلفن ) تماس می گیرید به MDF همان مرکز تلفن وصل می شوید و به آنها خرابی تلفن خود را اطلاع می دهید.
سوییچ مخابراتی چیست ؟ دستگاهی است که کار مسیر یابی و مسیر دهی را انجام می دهد ودر ضمن وظیفه ثبت charging که همان مدت رمان مکالمه است را برعهده دارد و ضمنا ارائه سرویسهای مختلف اعم از انتظار مکالمه -انتقال مکالمه – نمایشگر شماره تلفن و غیره به عهده سوییچ می باشد.

سوییچهای تلفن ثابت به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم می شود که سرویسهایی که ذکر شد صرفا در سوییچهای دیجیتال قابل ارائه می باشد.
مراکز مخابراتی بسته به تعداد مشترک در مناطق مختلف شهر ها و روستا ها ایجاد می شود و هر مرکز وظیفه ارائه سرویس به چند پیش شماره خاص در آن شهر را به عهده دارد .
حال دوباره به بحث خود باز گردیم وقتی شما شروع به شماره گیری می کنید سوییچ شماره های گرفته شده توسط شما را تجزیه و تحلیل می کند و مسیر آن را تشخیص می دهد مثلا اینکه این شماره داخل شهری است یا بین شهری و یا بین الملل توسط سوییچ مشخص شده و مسیر شما را به مرکز بعدی که هرکدام وظیفه خاصی به عهده دارند را برقرار می کند.

مثلا شما از تهران یک شماره در کرمانشاه را میگیرید( مثل 08313272222 ) سوییچ محلی شما با دیدن 0 می فهمد که باید کل شماره به سوییچ بین شهری بدهد بنابراین ابتدا به سوییچ بین شهری تهران(STD) داده و سوییچ بین شهری با دیدن رقم دوم یعنی
عدد 8 می فهمد که باید کل شماره را به سوییچ بین شهری (STD) منطقه 8 کشور که در همدان می باشد بدهد سوییچ STD همدان با دیدن رقم سوم که 3 می باشد شماره را به PCکرمانشاه میدهد ( PC یک نوع سوییچ بین شهری است ولی از لحاظ level پایین تر از STD می باشد PC کرمانشاه با دیدن رقم چهارم که 1 می باشد تشخیص می دهد که شماره مربوط به شهر کرمانشاه می باشد و با توجه به پیش شماره 327 به مرکز مربوطه تحویل داده می شود و مشترک شماره 2222 در مرکز 327 زنگ می خورد.
این مسیری بود که طی زمانی خیلی کم برای تماس بین تهران و کرمانشاه باید طی شود.
برای شماره های بین الملل مسئله کمی فرق می کند بدین ترتیب که مرکز محلی بادیدن 00 در ابتدای شماره تلفن کل شماره را به STD داده و STD ها هم شماره را به سوییچ بین الملل که ISC نامیده می شود می دهند و ادامه ماجرا .
شبکه موبایل چگونه کار می کند؟

در تلفن ثابت “هویت ” مشترک مشخص است ِ از کجا؟ از آنجایی که مخابرات با کشیدن دو رشته سیم مسی تا در منزل یا محل کار و دادن بوق این کار برای مشترک کرده است.پس مرحله اول در شبکه مخابرات “هویت” یا شناسایی معتبر بودن مشترک است .
“مکان” مشترک نیز دقیقا مشخص است و این دیگر نیاز به توضیح ندارد یعنی سوییچ هنگامی که کسی با این مشترک کار دارد راحت آن را پیدا کرده و به آن زنگ می زند. قسمت بعدی ” محل ثبت charging” است یعنی مشترک هرچقدر با تلفن خود به دیگران زنگ بزند هزینه آن در کجا ثبت می شود؟ جواب مشخص است – در سوییچی که به آن متصل است .
قسمت بعدی ” ارائه سرویسهای جانبی ” است مثل نمایشگر شماره تلفن و انتقال مکالمه و ; که این هم در سوییچی که تلفن به آن متصل شده است انجام می گیرد.
پس به طور خلاصه شبکه تلفن ثابت مشخصات زیر را دارا می باشد:

1- هویت یا شتاسایی مشترک
2- مکان مشخص جهت تماس گرفته شدن با آن
3- محل ثبت charging
4- ارائه سرویسهای جانبی
در شبکه موبایل ما یک وسیله به نام گوشی موبایل داریم که بدون سیم است و از لحاظ فیزیکی به جایی متصل نیست و هرلحظه مکان خود را تغییر می دهد و ممکن در یک روز در نقاط مختلف کشور (و حتی جهان) حرکت کند.
حالا سوال این است که چگونه باید جهار مشخصه بالا را برای آن پیاده کنیم ؟
قبل از هر چیز ذکر این مورد ضروری است که گوشی موبایل با روش بدون سیم (wireless) از طریق امواج الکترو مغناطیسی با آنتی که به آن BTS گفته می شود(در آینده مفصل در باره آن صحبت خواهیم کرد) ارتباط دارد و از طریق آن به شبکه موبایل وصل می شود(به جای دو رشته سیم مسی.
1- تعیین هویت:
در موبایل به علت تغییر مکان مشترک (مستقل از مکان بودن) نیاز به مرکزی داریم که اطلاعات تمام مشترکین یک کشور و یا یک شرکت ارائه دهنده سرویس موبایل در آن ثبت شود تا هر وقت شبکه نیاز داشت در اختیار شبکه قرار گیرد(این کار در تلفن ثابت در همان مرکز سرویس دهنده به شما انجام می گیرد) به این مرکز HLR گفته می شود(Home Location Register) این مرکزها به صورت متمرکز در یک یا بعضا در نقاط محدودی از یک کشور ایجاد می شود.

و برای اینکه یک مشترک امکان استفاده از شبکه را داشته باشد به مشترک کارتی به نام SIM (Subscriber Identity Module) کارت داده می شود که این کارت وسیله شناسایی مشترک در شبکه است – پس اگر SIM کارت در گوشی موبایل قرا رگیرد و تعاریف مخصوص آن در HLR ثبت گردد مشترک می تواند هر کجا از کشور که برود امکان تماس گرفتن و یا تماس گرفته شدن را دارا می باشد.

2- مکان مشترک در شبکه موبایل
هنگامی که یک مشترک در شبکه حرکت می کند با تکنیکهایی که در آینده در باره آن صحبت خواهیم کرد آخرین مکان آن در HLR ثبت می شود بنابرابن هر کس بخواهد به یک موبایل زنگ بزند آخرین مکان آن از HLR پرسیده می شود و بعد به موبایل زنگ می خورد.

3- ثبت charging
ثبت مقدار هزینه مکالمه موبایل در آخرین سوییچی که به موبایل سرویس می دهد انجام می گیرد .
مثلا مشترکی از تهران به سمت مازندران رفته و از آنجا به مشهد می رود ودر طیمسیر چندین بار به نقاط مختلف تماس گرفته است هنگامی که در محدوده تهران بوده در سوییچهای تهران charging ثبت شده و در ملزندران در سوییچ مازندران و در مشهد هم در سوییچ مشهد ثبت می شود.
در آخر کلیه هزینه مکالمات از سراسر کشور به مرکزی در تهران که مرکز صورتحساب است

ارسال می شود و بعداز جمع بندی و محاسبه برای مشترک صورتحساب ارسال می شود(در تلفن ثابت تمام هزینه های مکالمه در مرکز سرویس دهنده ثبت می شود.
4- ارئه سرویسهای جانبی

این سرویسها توسط آخرین سوییچ سرویس دهنده به موبایل از طریق HLR سوال می شود که چه سرویسهایی باید در اختیار مشترک گذاشته شود مثل انتفال مکالمه – انتظار مکالمه – نمایشگر شماره و .. و سپس آن سرویس ها توسط آخرین سوییچ سرویس دهنده در اختیار مشترک قرار می گیرد.(در تلفن ثابت همان سوییچ محلی که تلفن به آن وصل اشت این کار را انجام می دهد.

طراحی شبکه رادیویی

همانطور که قبل از این ذکر گردید یکی از فرقهای عمده شبکه تلفن همراه و تلفن ثابت در بدون سیم بودن موبایل می باشد که این باعث می شود که ما به طراحی شبکه ای باشیم تا گوشی تلفن همراه کوچک بتواند با کیفیت بسیار بالا با شبکه ارتباط بر قرار کند.
اما چگونه؟
آیا می توان مانند فرستنده های تلویزیونی در هر منطقه وسیعی یک آنتن نصب کرد ،

تا همه مشترکین یک شهر را سرویس داد یا خیر.
چه چیزهایی باعث محدودیت ما در طراحی شبکه رادیویی می شود .
پهنای باند فرکانسی چه مقدار باید باشد تا با فرکانسهای دیگر تداخل نکند.
مدلاسیون چگونه باید باشد;.
و خیلی سوالات دیگر .
مخابرات سلولی

در جواب سوالات نوشتار قبل باید این موضوع عنوان شود راه حل تمام مسائلی که عنوان شد تحت عنوان مخابرات سلولی پاسخ داده شده است .
در این نوع ارتباط یک منطقه مانند یک شهر را به سلول های 6 ضلعی (مانند کندو زنبور ) تقسیم می کنند و در مجاورت هر 3 سلول یک آنتن سه جهته قرار می دهند که هر جهت وظیفه پوشش یک سلول را دارد .
البته در عمل پوشش به صورت 6 ضلعی نیست بلکه به صورت کروی در حدود منطقه

6 ضلعی قرار دارد.
با این کار موبایل برای ارتباط با آنتن به توان کمتری نیاز دارد و ارتباط دو طرفه (ارسال و دریافت اطلاعات) به سهولت انجام می شود.

پهنای باند فرکانسی در شبکه موبایل

آنچه که در این جا باید ذکر شود پهنای باند فرکانسی در شبکه موبایل می باشد.
به طور کلی ما در استاندارد GSM نسل دوم دوسری ساختار فركانسی تعریف شده داریم
1- GSM-900
2-GSM-1800
در مورد GSM-900 پهنای باند در دریافت (UPLINK) از 890MHz تا 915MHZ پهنای باند در ارسال(DOWNLINK) از 935MHz تا 960MHz
می باشد
در مورد GSM-1800 پهنای باند در دریافت (UPLINK) از 1710MHz تا 1785MHz
پهنای باند در ارسال(DOWNLINK) از 1805MHz تا 1880MHz می باشد
در GSM-900 كل پهنای باند چه در ارسال و چه در دریافت به 124 كانال تقسیم می شود و
در GSM-1800 كل پهنای باند به 374كانال تقسیم می شود.

در ایران ما از GSM-900 استفاده می كنیم ودر آمریكا از GSM-1800 استفاده می شود
نكته : در دفترچه های برخی گوشی های تلفن همراه ذكر شده كه گوشی مذكور DUAL BAND
می باشد این بدین معنی است كه این گوشی قابلیت استفاده در هر دو نوع فركانس ذكر شده در بالا را دارد.

BTS چیست؟

در شبكه موبایل اولین بخشی كه به مستقیما با گوشی موبایل در ارتباط است به لفظ عوام آنتن موبایل و به تعبیر تخصصی (Base Transceiver Station) می باشد .در شكل زیر BTS نشان داده شده است .
البته شما آن را بر فراز مراكز مخابراتی و یا پشت بامها دیده اید.
در تصویر زیر پنل آنتن نمایش داده شده است البته شما ممكن است در بعضی نقاط تركیباینپنلهارامتفاوتباتصویرببینید .
این تفاوت در تعداد هر كدام از این پنل ها در یك جهت می باشد در شكل زیر در هر جهت یك پنل دیده می شود در ایران شما ممكن است در هر جهت دو یا سه پنل ببینید این تفاوت صرفا به خاطر نوع سیستم (دستگاه) استفاده شده است و هیچ ربطی به ظرفیت آنتن ندارد
این پنلها توسط كابلهای ضخیم سیاه رنگی كه به آن فیدر -FEEDER – می گویند به دستگاه BTS متصل است .فیدرها نوعی كابل درون تهی هستند و در آن یم لوله مسی قرار گرفته و موج بر می باشد .
همانطور كه می دانید در فركانسهای بالا الكترونها از پوسته عبور می كنند برای همین برای انتقال از موج بر استفاده می شود نه سیم.
در نهایت توسط خطوط انتقال این دستگاه به دستگاه دیگری به نام BSC كه وظیفه مدیریت بین چند BTS را دارد متصل می شود.
TDMA چیست؟
همانطور كه در مباحث گذشته عنوان شد آنتنموبایلبهعنوانواسطبینگوشیموبایلباشبكهموبایلمیباشد
در شبكه موبایل گزارش آخرین مكان مشترك موبایل و ارسال و دریافت شماره تلفنها و مسائلی از این دست به عهده كانال سیگنالینگ می باشدو رد و بدل شدن مكالمات كه هدف اصلی می باشد به عهده كانالهای ترافیكی می باشد.
به طور قطع BTSوظیفه ارائه این كانالها را به مشترك موبایل دارا می باشد.

برای دریافت اینجا کلیک کنید