عمل الخليوي

موضوع: عمل الخليوي الإثنين أغسطس 09, 2010 6:01 pm

عمل الخليوي
النظام العالمي للاتصالات المتنقلة
GSM(Gobal System Mobile)
8-1 مفهوم GSM:
كلمة GSM تعني النظام العالمي للاتصالات المتنقلة وهي اختصار للكلمات التالية في اللغة الانكليزية Global System For Mobile Communication وهي الشبكة الحالية المتوافقة المواصفات في جميع دول العالم.
الهاتف الخليوي هو جهاز هاتف شخصي له رقم خاص بالشخص الذي يحمله ، وهذا الجهاز يتصل بمراكز تنظيم ثابتة مربوطة داخل الدولة ، وبشبكة الهواتف العالمية . إن الغرض الأساسي للنظام الخليوي هو تأمين الاتصالات المتنقلة من وإلى المشترك المتنقل من مكان إلى آخر .
هناك عدة أنظمة لعمل شبكة الـGSM وهذه الأنظمة هي:
1- نظام GSM-900MHZ.
2- نظام GSM1800MHZ.
3- نظام GSM1900MHZ.
يمكن تقسيم شبكة الهاتف الخليوي إلى أربعة أجزاء رئيسية وهي:
1- المحطة المتحركة MS( Mobile Station).
2-النظام الفرعي للمحطة الأساسية BSS(Base Station Subsystem).
3- محطة النظام الفرعي للشبكة (NSS) Network and Switching Subsystem
4- محطة مركز التحويل
8-2 بناء شبكة الاتصالات الخليوية:

أولاً :المحطة المتحركة MS( Mobile Station):

وهي عبارة عن جهاز إرسال واستقبال صغيرة الحجم والوزن ، يقوم المشترك عن طريقها بالاتصال والربط مع النظام الخليوي ، وإن مجال التغطية لهذه الأجهزة يعتمد على استطاعة الخرج لذلك تكون استطاعة خرج الجهاز الخليوي الموجود في السيارة أكبر من استطاعة خرج الجهاز الخليوي المحمول باليد .يتألف جهاز المشترك من قسمين رئيسيين هما :
1-الهاتف الخليوي :
2- كرت السيم ( كرت ذاتية المشترك ) :
وهو كرت صغير يوضع في خلفية الهاتف الخليوي وهو يحوي على جميع المعلومات عن المشترك ، ويحدد ذاتية المشترك وحسابه المصرفي ، ويمكن أن يُنقل هذا الكرت من هاتف خليوي لآخر .
ثانياً - النظام الفرعي للمحطة الأساسية BSS(Base Station Subsystem).
وهي محطات تقوم بتغطية مساحة محدودة تدعى بالخلية وتجاور الخلايا بعضها بحيث تقوم بتغطية المساحة المطلوب تغطيتها بالنظام الخليوي ، وتقوم هذه المحطات بتأمين الاتصال عبر الهواء من وإلى الهاتف الخليوي وتتألف من مجموعة من هوائيات الإرسال والاستقبال ومن وحدات تحكم ومراقبة .
يتكون من :
أ- المحطة الفرعية (BTS) Base Transceiver Station:
ب- مراقب المحطة الفرعية BSC (Base Station Controller)
سوف نتطرق على كل منهما على انفراد.
أ- المحطة الفرعية (BTS) Base Transceiver Station:

تعرف هذه المحطة أحياناً بالهوائيات أو القنوات المتواجدة في منطقة العمل. تحتوي المحطة الفرعية على جهاز الإرسال-الاستقبال الذي يعرف لنا الخلية التي سوف تعطي جهاز الهاتف الخليوي إشارة الراديو التي سوف يرسل ويستقبل عليها .
توصل كل محطة فرعية مع (BSC ) Base Station Controllerمراقب المحطات الفرعية. ويجب علينا ترتيب المحطات بحيث يمكننا تكوين خلايا.
كل محطة فرعية تقوم بتخديم خلية، وأي مكان على سطح الأرض يمكن أن يغطى بخلية أو عدة خلايا. إن أبعد نقطة تستطيع أن تغطيها وحدة المحطة الفرعية تقريباً هي 8Km وتكون عادة في الأماكن الخارجية غير المزحومة مثل القرى أو ضواحي المدن .
المحطة الفرعية النموذجية تغطي زاوية قدرها 120 درجة إذاً من أجل تغطية 360 درجة فإننا نحتاج إلى ثلاث محطات فرعية.

ب- مراقب المحطة الفرعية BSC(Base Station Controller)

وهي التي تدير موارد اتصال الراديو لمحطة فرعية واحدة أو عدة محطات فرعية تتعامل مع أعداد قناة الراديو،ونظام قفز الترددات والتسليم من خلية إلى أخرى ، بمعنى إعطاء الهاتف الخليوي تردد جديد عندما يغير خليته أو موقعه وفي أكثر الأحيان سوف تجد المحطة الفرعية أو عدة المحطات الفرعية في نفس الموقع لنقل مثلاً على سطح إحدى البنايات.
3- محطة النظام الفرعي للشبكة (NSS) Network and Switching Subsystem:
ويعتبر العقل الرئيسي للشبكة وتكمن فيه أنظمة الفواتير وخدمة توجيه الاتصال إلى الشبكات المراد تحقيق الاتصال معها.....الخ
ويتكون من المكونات التالية:
3-1 مركز تحويل مكالمات الموبايل Msc (Mobile Switching Center):
يعمل كمفتاح عادي مثل المفتاح الموجود في نظام الهواتف السلكية بالإضافة إلى أن المركز يوفر جميع الوظائف التي يحتاجها الهاتف الخليوي مثل:
*- هل الهاتف الخليوي مسجل مع الشبكة.
*- هل الهاتف الخليوي مصرح له استخدام الشبكة.
*- تحديث موقع الهاتف الخليوي في الشبكة.
*- يقدم لنا وظيفة تحويل أو توجيه الاتصال للمشتركين الجوالين.
*- يقدم لنا الاتصال والربط مع الشبكات المحلية الثابتة مثل شبكة مقسم الهاتف السلكي PTSN أوالشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة ISDN.
إن لغة التخاطب بين هذه الخدمات في الشبكة هي النظام الإشاري رقم 7 أو ما يعرف بـ Signalling System number7:SS7.
هذا المركز هو النظام الذي تتحدث إليه جميع المحطات الفرعية.
3-2 مركز تحويل مكالمات الهاتف الخليوي
GMSC(Gateway mobile Services Switching)
3-3 مسجل المقر الرئيسي (الموطن) HLR(Home Location Register):
وهو عبارة عن سجل دائم تحفظ فيه الإعدادات الخاصة لكل مشترك لتمكين الشبكة من التحكم في الاتصال الخاص للمشترك مثلاً هل المشترك محول مكالمته أو هل عنده خدمة الانتظار ....الخ وأيضاً يوفر سجل مخزن فيه مكان الهاتف الخليوي الحالي .... الشبكة التي تحتوي على سجل مقر رئيسي واحد ولكن يمكن أن نوزع عدة سجلات مقرات رئيسية أي أنهم جميعاً متشابهين.
3-4 سجل مقر الزوارVLR(Visitor Location Register):
وهو عبارة عن سجل مؤقت تحفظ فيه الإعدادات الضرورية لتشغيل الهاتف الخليوي مثلاً هل الهاتف الخليوي دائماً يتحدث إلى سجل مقر الزوار.إن كل مركز تحويل المكالمات يحتوي على سجل مقر للزوار.
3-5 مركز التحويل AUC(Authentication Center):
وهو مركز الأمن للشبكة الذي يعطي الأوامر بالتحويل للهاتف الخليوي باستخدام الشبكة.
3-6 مسجل هوية الجهاز EIR(Equipment identity Register):
وهو عبارة عن قاعدة معلومات لكل أرقام التعريف لجهاز الهاتف الخليوي وهو عبارة عن رقم يوضع داخل الجهاز من قبل الشركة المصنعة له وكل جهاز في العالم له رقم خاص به وهو ما يسمى بالـIME Iهوية الجهاز النقال العالمي(هوية الجهاز)International Mobile Equipment Identity .
وهذا السجل يحتوي على ثلاثة قوائم هي:
1- القائمة البيضاء White List:
وهي الأجهزة المصرح لها استخدام الشبكة.
2- القائمة السوداء Black List:
وهي الأجهزة غير المصرح لها استخدام الشبكة مثال على ذلك الأجهزة المسروقة.
3- القائمة الرمادية Gray List:
وهي الأجهزة التي تكون تحت الاختبار.
لمحة موجزة عن IMEI:
ويعرف بأنه رقم تعريف جهاز الهاتف الخليوي وهو رقم خاص لك جهاز موبايل ويوضع من قبل الشركة المصنعة للجهاز،وهذا الرقم عادة يرسل مع كل اتصال يجريه الهاتف الخليوي إلى الشبكة ويكون عادة مكتوباً خلف بطارية جهاز الموبايل ويتكون من خمسة عشر رقماً مقسمة كما يلي:

TAC : شيفرة الموافقة على طراز الجهاز
FAC:الشيفرة النهائية للتجميع.
SNR : الرقم التسلسلي للجهاز
CD:رقم اختباري
ولكن تم تغيير النمط الحالي من قبل اتحاد الاتصالات العالمية إلى التالي:

ويمكن أن نجده أيضاً بهذا النمط IMEISV والـ Software version =sv تعني نسخة النظام.

لمحة عن تعريف المشترك IMSI:
International Mobile Subscriber identity
وهو عبارة عن رقم خاص بكل بطاقة (شريحة ) وهو ليس رقم الموبايل الذي يتم الاتصال بواسطته وهو رقم أقرب على رقم الشبكة وهو يحتوي غالباً على 15 خانة كالنمط التالي:

حيث:
MCC:Mobile Country Code كود الدولة وبالنسبة لسوريا يمثل كود مؤسسة الاتصالات السورية وتعطى الرقم417.
MNC:Mobile network Code كود الشبكة الموجودة داخل الدولة فمثلاً في سورية هناك شبكتان هما سيرياتيل وتعطى رقم 01 وأريبا وتعطى الرقم 02.
أما بالنسبة للرقم(MSIN(Mobile Station Identification number وهو رقم تعريف المحطة المتحركة (الهاتف الخليوي) .
آلية عمل شبكة الـ GSM:
عند تشغيل جهاز الهاتف الخليوي فإنه يحاول أن يتصل بالشبكة وذلك من أجل السماح له أن يستخدم مواردها وهذا يمكن أن يحدث بالنسبة لشبكتك الأم ، أو حتى إذا كنت في حالة تجوال وتستخدم خدمات شبكة غير شبكتك الأم.
إن جهاز الهاتف الخليوي يعمل هذا الشيء بالاتصال مع محطة الاتصال الفرعية الموجودة في نفس المكان أو بمعنى آخر المحطة الفرعية التي تقوم بتغطية هذه المنطقة الموجود بها الهاتف الخليوي.
تقوم المحطات الفرعية بشكل اعتيادي بإرسال الترددات وذلك لتمكين الهاتف الخليوي من التقاط الإشارة الأقوى وهذا التغيير في المحطات الفرعية لا يحدث هكذا وإنما الهاتف الخليوي يقيس قوة الإشارة فإذا وجد إشارة أفضل من التي هو عليها يرسل القياس إلى المحطة الفرعية وهي بدورها ترسلها إلى مراقب المحطة الفرعية BSC ويرى إذا كان هذا التغيير في المحطة الفرعية ممكن يحوله أو يسلم الهاتف الخليوي إلى المحطة الفرعية الجديدة ولكن إذا كانت المحطة الفرعية الجديدة لا تتبع مراقب المحطة الفرعية الحالي فإنه يرفع الأمر إلى مركز تحويل مكالمات الموبايل لأخذ الإجراء المناسب وهو بالاتصال بمراقب المحطة الفرعية وتسليم الهاتف الخليوي المحطة الفرعية الجديدة لأن مركز تحويل مكالمات الموبايل لا يستطيع التحدث إلى مركز تحويل آخر.
إذا تم تغيير مركز تحويل المكالمات وتغيير المحطة الفرعية واستعمال مركز تحويل ومحطة فرعية جديدين وهذه عادة تحصل عندما نكون في وسيلة من وسائل النقل كالسيارة فنغير الاثنين معاً.
في كلتا الحالتين الهاتف الخليوي ومركز تحويل المكالمات والمحطة الفرعية يعملون مع بعضهم البعض لعمل التسليم بشكل سلس.
الشبكة تعمل على حجز قناة في المحطة الفرعية الجديدة لتمكين التسليم وحتى إن كنا أثناء المكالمة.
إذا أراد شخص ما أن يتصل بك فمن الضروري أن تعرف الشبكة أين يتواجد الهاتف الخليوي وتحت أي مركز تحويل للمكالمات وأية محطة فرعية وأية محطة فرعية لكي تتمكن الشبكة من إيصال المكالمة إليك.إن أهمية مسجل المقر الرئيسي HLR Location Register)VLR (Visitor وسجل مقر الزوار إن مسجل المقر الرئيسي يخبرنا عن مسجل مقر الزوار وماذا يعرف؟
أين الهاتف الخليوي موجود؟ إن مسجل مقر الزوار يحتوي على ما يسمى كود المناطق LAC:Location Area Code وهو عبارة عن كود المناطق التي تغطيها كل خلية أو مجموعة من الخلايا.يقوم مسجل مقر الزوار بإنشاء صفحة تحتوي على معلومات عن الهاتف الخليوي ويرسلها إلى مركز تحويل المكالمات وهذا يحدث عندما يغير الهاتف الخليوي موقعه من مكان إلى آخر ومركز تحويل المكالمات يخبر مسجل المقر الرئيسي بآخر موقع للموبايل.
إن الهاتف الخليوي يكون دوماً على الاتصال مع Paging channel لذلك فإن الهاتف الخليوي دائماً يحصل على لمكالمات ويستقبلها.
إذا كان الاتصال القادم إلى الهاتف الخليوي يبدأ دائماً من مسجل المقر الرئيسي فإنه يحدث بسهولة وذلك لأن كل شبكة تعرف أين مسجل المقر الرئيسي الخاص بها وأيضاً تعرف رقم الموبايل المشترك لديها ولهذا لا نهتم إلا بهم فالاتصال يذهب إليهم أولاً ولا يهتم في البداية بموقع الهاتف الخليوي الحالي لأن التبديل أو تحويل المكالمات سوف يتم عن طريق مركز تحويل المكالمات.مثلاً شخص يتصل من روسيا على رقم هاتف خليوي في سورية وهذا الموبايل حالياً ليس في سورية بل هو في لبنان فكيف يتم الاتصال؟
الشخص الذي في روسيا سوف يتصل على رقم الموبايل الذي في روسيا. الاتصال سوف يذهب إلى شبكة الهاتف الخليوي في لبنان وبالتحديد إلى مركز تحويل المكالمات والذي بدوره سوف يخاطب مسجل المقر الرئيسي ما هو آخر تحديث لديك عن موقع الموبايل ومسجل المقر الرئيسي سوف يخبره أن آخر هذه المعلومات لديه أنه متواجد في سورية على الشبكة المحلية السورية إما سيرياتيل أو أريبا .
يمكن أن نتساءل كيف عرف مسجل المقر الرئيسي أن الشخص المتصل في لبنان. إن مسجل مقر الزوار التقط إشارة الهاتف الخليوي والمتواجدة في لبنان وحولها إلى مركز تحويل المكالمات وبدوره حول المعلومات عن موقع الموبايل إلى شبكته الأم في سورية والشبكة حفظت المعلومات الجديدة في مسجل المقر الرئيسي .
إن مركز تحويل المكالمات سوف يحول الاتصال إلى الشبكة اللبنانية وفي الشبكة اللبنانية سوف يستلم مركز التحويل الاتصال ويحوله إلى الهاتف الخليوي السوري المتواجد في لبنان.
إذاً من هنا اتضح لنا فائدة مسجل المقر الرئيسي ومسجل مقر الزوار.
عندما نقوم بإغلاق الهاتف الخليوي فإن الشبكة سوف تتذكر آخر موقع كان موجوداً فيه الهاتف الخليوي فإذا لم تتلق الشبكة أية إشارة بأن الموبايل أغلق فإنها تستمر بالاعتقاد أن الموبايل يتصل على قناة تحديد الموقع وللتأكد من ذلك تقوم الشبكة بتحديد وقت يقوم فيه الموبايل بإرسال فيه رسالة بأنه متواجد على الشبكة.