بررسي شبکه هاي GSM , GPRS و مقايسه آنها با شبکه هاي نسل سوم و چهارم تلفن
همراه
در این مقاله به بررسي
وضعيت تلفن همراه در شبکه , طرز کار مرکز پيام ( SMS Center ) زير سيستم
هاي راديويي و OMC استاندارد و ساختار اصلي يک شبکه GPRS ( شامل تمام اجزاي
اصلي شبکه ) و همچنين شبکه هاي نسل سوم ( 3G) , چهارم 4G تلفن همراه اشاره
می کنيم . شايد اين سوال براي شما پيش آيد که شبکه به چه وسيله اي موقعيت
مکاني شما را تشخيص
مي دهد ؟
هر يک از تلفن هاي همراه مرتبآ اطلاعاتي را درمورد موقعيت مکاني مشترک مورد
نظر به شبکه گزارش مي دهند و شبکه توسط همين اطلاعات بدست آمده از خود
مشترک موقعيت او را تشخيص مي دهد .
به عنوان مثال جهت استفاده از SMS ( پيام کوتاه ) در شبکه چند سرور اصلي
SMSC , SMSCenter که 3 عدد از آنها در تهران قرار دارند و به يکديگر متصل
هستند , کار سرويس دهي شبکه را انجام مي دهند . يک SMSC پاسخگوي نگهداري و
انجام عمليات مربوط به پيام کوتاه در شبکه است . در حقيقت اين SMSC است که
کليه پيام ها را در صف قرار مي دهد و به ترتيب آنها را به وسيله کنترلگر
ترافيک ناشي از پيام ها در شبکه ارسال مي کند بنابراين هنگامي که تلفن
همراه کاربرمقصد پيام خاموش باشد پيام مربوطه در مرکز پيام نگهداري مي شود
. به محض اين که کاربر تلفن همراه خود را روشن کند بلافاصله موقعيت وی به
شبکه اعلام شده و پيام کوتاه برای او ارسال می شود .
به عنوان مثال هنگامي که شما يک SMS از شيراز به دوست خود در رشت ارسال مي
کنيد SMS مربوطه ابتدا از شيراز به تهران مي رود . توسط سرورهاي مذکور
موقعيت کاربر مقصد تشخيص داده مي شود و عمليات مسير يابي انجام مي شود سپس
SMS به رشت ارسال می گردد . در حقيقت موقعيت کاربران شبکه توسط همين جداول
مسيريابي ( Routing Tables ) که در سرورهای اصلي شبکه و همچنين MSC ها قرار
دارند و مرتبآ Refresh مي شوند مشخص مي گردد . شما به راحتي مي توانيد
شماره مرکز پيام خود را در تنظيمات بخش پيام کوتاه تلفن همراه
مشاهده کنيد . اين شماره يک شماره سفارشي و رند بوده و تحت يک فرمت بين
المللي است . از ديگر امکانات شبکه ارائه گزارش تحويل پيام است . اگر شما
اين امکان را فعال کرده باشيد SMSC پيغامي را مبني بر رسيدن پيام به دست
کاربر مقصد به شما ارائه مي کند .
يکي از مشکلات هنگام برقراري ارتباط بين SMSC هاي متفاوت در شبکه هاي مختلف
اين است که چون هر يک از اين SMS ها توسط کمپاني هاي مختلفي توليد مي شوند
بنابراين هر کدام از پروتکل های مختلفي استفاده مي کنند . به عنوان مثال
شرکت نوکيا از پروتکل CIMD و شرکت CMG از پروتکل EMI استفاده مي کنند
بنابراين در حالت عادي امکان برقراري ارتباط بين SMSC هاي مختلف با پروتکل
هاي متفاوت وجود ندارد . براي حل اين مشکل از تجهيزاتي به نام SMS Gateway
استفاده مي شود . در حقيقت يک SMS Gateway بين دو يا بيشتر SMSC قرار مي
گيرد و مانند يک رله وظيفه ترجمه پروتکل ها مختلف را بر عهده دارد .
همواره تاکيد مي شود که تلفن همراه را نزديک خود قرار ندهيد . دليل اين امر
علمليات ارسال سيگنال هاي موقعيتی راديويی به شبکه است . اين سيگنال های
قوي اطلاعات موقعيتی شما را به شبکه گزارش مي دهند و براي سلول هاي بدن
انسان بخصوص کودکان به دليل آسيب پذير تر بودن آنها و داشتن سلولهاي ضعيف
تر مضر هستند بنابراين همواره تلفن همراه را حدقل در شعاع يک متری خود قرار
دهيد . در ضمن هنگام برقراري تماس و همچنين در حين مکالمه قدرت اينسينگال
ها به اوج خود مي رسد و اثرات مضري را براي مغز انسان به همراه دارند .
زير سيستم راديويی :
زير سيستم راديويي تجهيزات و عمليات مرتبط با مديريت اتصالات مسيرهای
راديويی مانند مديريت Hand Over ها را دارد همچنين اين زير سيستم شامل BTS
ها , BSC ها و MS است . MS در زيرسيستم راديويي قرار مي گيرد و هميشه آخرين
مسير يک مکالمه است . زير سيستم رايديويی به همراه زير سيستم شبکه از
برقراري يک مکالمه جهت مديريت Mobility محافظت مي کند اگر بخواهيم تا اين
قسمت مفاهيم اصلي شبکه GSM را جمع بندي کنيم به اين نتيجه مي رسيم که MS
داراي قابليت هاي پايانه شبکه و همچنين پايانه کاربر است . هر سلول در
سيستم GSM را جمع بندي کنيم به اين نتيجه مي رسيم که MS داراي قابليت هاي
پايانه شبکه و همچنين پايانه کاربر است . هر سلول در سيستم GSM يک BTS با
چندين گيرنده و فرستنده دارد . گروهي از BTS ها با توسط يک BSC کنترول مي
شوند و پيکربندي هاي مختلفي براي BTS -BSC وجود دارد . برخی از اين
پيکربندي ها براي وضعيت ترافيک بالا و تعدادی برای مناطقی با ترافيک متوسط
طراحی شده اند . يک BSC عملياتي مانند Hand Over و Power Control را نيز
انجام مي دهد . BSC و BTS با يکديگر تشکيل BSS را مي دهند . BSS از ديد MSC
به صورت يک رابط که ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه اي مشخص برقرار مي
کند . به نظر مي رسد . BSS دائمآ با مديريت کانال راديويي عمليات انتقال
کنترول Link های راديويی و تخمين کيفيت و مهيا سازی سيستم برای Hand Over
ها مرتبط است . BSS مي تواند n سلول را تحت پوشش قرار دهد که n مي تواند يک
سلول يا بيشتر باشد .
زير سيستم Operatons & Maintenance Center - OMC :
OMC شامل عمليات نگهداري و پشتيباني تجيزات GSM است و پشتيباني رابط
اپراتور شبکه را نيز بر عهده دارد .
OMC به تمام تجهيزات داخل سيستم سوئيچينگ و BSC ها متصل مي شود . OMC در
حقيقت فانکشن هاي Function نظارتي GSM يک کشور مانند صورت حساب دادن و غيره
را انجام مي دهد و يکي از مهم ترين وظايف آن نگهداري HLR سيستم تلفن همراه
يک کشور است . پياده سازي OMC اصطلاحآ Operations & Support system OSS نام
دارد و يکي از کاربردهاي آن در شبکه هاي تلفن همراه مانيتور کردن ( کنترول
نمودن ) سيستم های پيچيده است در حقيقت پياده سازي OMC عمدتآ به صورت نرم
افزاري است . بسته به اندازه شبکه هر کشور مي تواند بيش از يک OMC داشته
باشد . مديريت سراسري و متمرکز شکبه نيز توسط مرکز مديريت شبکه NMC انجام
شده و omc مسئول مديريت منظقه اي شبکه است .
طبق آمار اعلام شده تا آخر سال 2003 - 450 ميليون کاربر شبکه GSM در دنيا
وجود داشت . همان طور که گفته شد . شبکه GSM در نسل دوم از شبکه هاي
مخابراتي قرار دارد . هم اکنون حداقل 65 درصد کاربران در سراسر دنيا از
استاندارد GSM استفاده مي کنند . تا پايان سال 2007 نيز حدود 3 ميليارد
کاربر شبکه GSM در دنيا 212 کشور وجود داشته است .
استاندارد GPRS -General Packet Radio Service :
استاندارد GPRS يک فناوري راديويي براي شبکه هاي GSM است که به عنوان مثال
باعث مي شود تا اتصال به اينترنت در زماني کوتاه انجام گردد ( به علاوه اين
امکان را مي دهد که نه بر اساس مدت زمان اتصال بلکه بر اساس ميزان داده اي
Data که ارسال يا دريافت شده است هزينه ها را محاسبه نموده ) در حقيقت
استاندارد GPRS يک استاندارد IP Based است بنابراين استاندارد GSM به صورت
Crcuit-Switched است منظور از Circuit Switched اين است که حين برقراري
تماس يک خط ارتباطی بين مبدآ و مقصد ارتباط برقرار مي گردد و اين خط تا
پايان ارتباط ثابت خواهد ماند اما در Packet Switched دادهاي مختلف از
مسيرهاي متفاوتي انتقال داده مي شود . در استاندارد GPRS نيازي به شماره
گيري نبوده و ( سرعت انتقال اطلاعات بالا سرعتي بين 114 تا 177/2 کيلوبيت
بر ثانيه ) است نخسه استاندارد GPRS به صورت 2.5G يعني ورژن 2.5 نمايش داده
مي شود . در حقيقت در استاندارد GSM بخش اساسی استاندارد GPRS بوده و
استاندارد GPRS بر اساس استاندارد GSM مي توان به استانداردهاي EDGE و UMTS
نزديک بوده و به راحتي به اين استاندارد ها قابل ارتقا است همچنين با داشتن
يک شبکه GSM مي توان با افزودن برخي تجهيزات شبکه را به GPRS ارتقا داد ولي
ارتقاء يک شبکه GSM به شبکه EDGE آسان تر و کم هزينه تر است .
يکي از تجهيزات مهمي که بايد در يک شبکه GPRS وجود داشته باشد GPRS Support
Node - GSN است که مانند يک روتر Router عمل مي کند و مي توان آن را با MSC
يکی کرده . در يک شبکه GPRS علاوه بر تجهيزاتي مانند BTS , BSC , MSC و
غيره دو جزء مهم ديگر نيز جهت کنترول ترافيکي بسته هاي Packets در حال
انتقال در شبکه به زير ساخت شبکه ساخت اضافه شده است .
اجزاي اصلي شبکه GPRS عبارتند از :
1 , serving GPRS Support Node - SGSN :
اين عنصر از شبکه وظيفه تبديل پروتکل هاي بين هسته IP و شبکه راديويي را
برعهده دارد . اين بخش اجراي مسائل مديريتي شبکه را انجام مي دهد . به
عنوان مثال جهت ارسال بسته هاي داده مديريت منطقه اي را که کاربردر آن قرار
گرفته است . برعهده دارد . وظيفه برقراري ارتباطي ايمن ( Secre ) نيز بر
عهده اين بخش است .
2 , Gateway GPRS Support NOde - GGSN :
اين بخش از شبکه وظيفه متصل کردن شبکه GPRS به اينترنت ISP ها و شبکه هاي
Internet را بر عهده دارد . اين بخش مانند يک Gateway به شبکه هاي ديگر عمل
مي کند از ديگر وظايف اين زير سيستم انجام عمليات نگاشت آدرس Address
Mapping است .
در استاندارد GPRS خبري از VLR نيست . به همين دليل است که در اين
استاندارد مانند شبکه ايرانسل در ايران هزينه بين شهري براي مکالمات محاسبه
نمي شود . يکي از مزيت هاي استاندارد GPRS اين است که به راحتي شبکه هاي
مبتني بر پروتکل هاي TCP/IP و X.25 را پشتيباني می کند بنابراين با داشتن
يک شبکه GPRS شما هميشه Online هستيد و مي توانيد به راحتي از امکانات شبکه
استفاده کنيد .
به عنوان مثال دو مورد از کاربردهاي عملياتي شبکه GPRS شبکه ايرانسل در
ايران و سيستم GPS است . عملياتي که در سيستم GPS ( سيستم موقعيت ياب جهاني
) انجام مي شود بر پايه
استاندارد GPRS است . در حقيقت يک سيستم GPS تحت شبکه GPRS کار مي کند .
اين کار توسط يک مجموعه ماهواره 24 عددي که در هر لحظه تنها 21 عدد از آنها
فعال بوده 3 عدد از آنها يدکي هستند و هر 24 ساعت دو بار و با سرعتي معادل
10/900 مايل دريايي به دور زمين مي چرخند انجام مي شود . هر مايل دريايي
برابر با 1/82 کيلومتر بر ساعت است . بنابراين سرعت چرخش ماهواره هاي GPS
به دور زمين برابر با 20/128 کيلومتر بر ساعت است اين ماهواره ها مرتبآ
سيگنال هاي را به زمين مخابره مي کنند که روي زمين تحت استاندارد GPRS توسط
گيرنده هاي GPS دريافت شده و با انجام محاسباتي موقعيت کاربر تعيين مي شود
.
نگاهي بر شبکه هاي 3G و 4G :
در حال حاضر در کشور ما استاندارد هاي 2.5G و 2.75G در حال فراگير شدن
هستند . بزرگترين مزيت شبکه هاي نسل سوم سرعت انتقال بالا و همچنين افزايش
محدوده تحت پوشش شبکه در مقايسه با شبکه هاي 2.5G و 2.75G است . يعني داراي
سرعتي بين 5/8 تا 14 مگابايت بر ثانيه براي بارگيري و حداکثر 5/8 مگابايت
بر ثانيه براي بارگذاري در حالت ثابت و سرعتي حدود 348 کيلوبيت بر ثانيه
براي بارگيري در حالت متحرک هستند . از ديگر مزيت هاي شبکه های نسل سوم سطح
امنيتي بالاي آنها نسبت به نسل هاي قبلی 2G است . به اين معنا که بايد با
به کارگيري مکانيزم هاي احراز هويت در شبکه هاي 3G کاربر با اتصال به شبکه
مي تواند مطمئن باشد که به شبکه مورد نظر خود متصل شده است و هيچ ارتباط
مشکوکي در اين بين وجود ندارد .
برخي از سرويس هاي ارائه شده توسط شبکه هاي 3G شامل Mobile Tv , Video on
Demand , Video Conferencing , Tele-Medicine و Location-Based Services
است . کشورهاي ژاپن در سال 2001 و کره جنوبي در سال 2002 نخستين کشورهايي
بودند که توانستند با موفقيت شبکه هاي نسل سوم را به کار گيرند . کشورهاي
انگلستان و آمريکا نيز در رده هاي بعدي استفاده از اين استاندارد قرار
دارند .
نکته قابل توجه اين است که شبکه هاي 3G هنوز اندکي از شبکه هاي Wi-Fi کندتر
عمل مي کنند اما اين کندي خيلي چشمگير نيست . در عوض گوشي هاي که از Wi-Fi
استفاده مي کنند سريع تر باتري مصرف مي کنند اما در حالت 3G ميزان مصرف
باتري به شدت کاهش مي يابد . شبکه هاي نسل سوم در اکثر شهرهاي کشورهاي
توسعه يافته و حتي جاده ها و بيابان هاي اين کشورپياده سازي شده و مي توان
در کمتر از چند ثانيه با بيشترين سرعت ( حداکثر تا 14 مگابايت بر ثانيه )
به اينترنت متصل شد ولي توجه داشته باشيد که به علت استفاده شبکه هاي نسل
سوم از پروتکل هاي خاص ارتباطي هنوز امکان تبادل فايل هاي حجيم ( مانند يک
فايل چند صد مگابايتي) وجود ندارد . در حقيقت 3G در کشورهاي توسعه يافته
مانند استاندارد GPRS در کشور ما است .
يکي از مهم ترين مشکلاتي که پياده سازي شبکه هاي نسل سوم به بعد را در کشور
ما عقب مي اندازد هزينه بسيار بالاي پياده سازي آنها ( مجهز کردن BTS هاي
معمولي به نسل سوم و Upgrade کردن ستون فقرات Back - Bone متناسب با نسل
سوم و غيره است . يکي از نکات قابل توجه در مورد گوشي هاي تلفن همراه اين
است که اکثر تلفن هاي همراه ساخته شده تحت استاندارد EDGE شبکه هاي نسل سوم
را پشتيباني نمي کنند .
اميدواريم که با ورود هر چه سريع تر اپراتور سوم تلفن همراه شاهد فراگير
شدن شبکه نسل سوم تلفن همراه 3G در کشور عزيزمان باشيم .
استانداردهاي که طي چند سال اخير شاهد ظهور آن هستيد . عبارتند از :
IEEE 802.16e ) Mobile Wi-MAX) با سرعتي بين 56 تا 128 مگابايت بر ثانيه که
در گروه 3.9G قرار مي گيرد و در کشور کره جنوبي با نام شبکه Wi-Bro استفاده
مي شود .
* استاندارد LTE Advanced با سرعتي بين 50 تا 100 مگابايت بر ثانيه
* استاندارد IEEE 802.16m Wi-MAX با سرعتي بين 100 مگابايت بر ثانيه تا 1
گيگابايت بر ثانيه
* استاندارد UMB با سرعتي بين 75 تا 275 مگابايت بر ثانيه
سه استاندارد آخر در گروه 4G قرار مي گيرند . برخي از سرويس هاي ارائه شده
توسط شبکه هاي 4G شامل
MMS , Mobile Tv ,HDTV, Minaimal Voice & Data Services Digitl Video
BroadCasting , Wireless Broadband Access Video Chat
هستند . به طور کلي شبکه هاي نسل چهارم تلفن همراه داراي امنيتي فوق العاده
قوي بوده و از کيفيتي عالي در ارائه سرويس هاي صوتي و تصويري برخوردار
هستند . برخلاف شبکه هاي 3G که قادر هستند تا به دو شکل Packet Switched و
Circuit Switched کار کنند . شبکه هاي 4G فقط به شکل Packet Switched عمل
مي نمايند اين مسئله منجر به افزايش سرعت انتقال داده در شبکه و تاخير کمتر
مي شود . در ضمن شبکه هاي 4G از IP V6 نيز پشتيباني مي کنند . به دليل وجود
مزاياي زياد در فناوري هاي جديد به زودي شاهد جايگزين شدن شبکه هاي Wi-Max
و 3G در صنعت تلفن همراه خواهيم بود .
|
| 
