مقاله در مورد شبکه های موبایل

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله در مورد شبکه های موبایل دارای ۲۰ 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 مشترکین 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 همکاریهای جدیدی در زمینه سیستمهای استاندارد ساز ، پیاده سازی و اجرای این فناوریها بوجود آورده است .

یکی از مهمترین محصولات این استانداردها که در CEPT شکل گرفته است استاندارد GSM است. این استاندارد سیستم ارتباطات موبایل سلولی دیجیتالی نسل جدید را در CEPT اروپا توسعه داده است . برای اولین بار کار استاندارد سازیGSM جهت پیاده سازی این سیستم در سال ۱۹۹۱ صورت گرفته است .
European Post offices and Telecommunication=CEPT

معماری GSM
در شکل بالا معماری سیستم GSM و عناصر تشکیل دهنده آنرا بهمراه رابطهای آنها مشاهده میکنید . سیستم GSM از ترکیب ۳ زیر سیستم اصلی بوجود آمده است :
۱- زیر سیستم شبکه
۲-زیر سیستم رادیویی
۳- زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری
در سیستم GSM برای برقراری ارتباطات اپراتورهای شبکه بامنابع مختلف و تجهیزات زیر ساختار سلولی ، نه تنها رابطی هوایی بلکه چندین رابط اصلی دیگر برای مرتبط کردن قسمتهای مختلف این سیستم تعریف شده است ( این رابطها را میتوانید در شکل بالا مشاهده نمایید.
سه رابط مهم در سیستم GSM در زیر آمده است :

رابط A که میان MSC و BSC قرار دارد .
رابط A-bis که میان BSC و BTS قرار دارد .
رابط UM که میانBTS و MS قرار دارد .
رابط دیگری نیز بنام MAP وجود دارد که پروتکلی استکه میان عناصر MSC ، VLR ، HLR ، EIR و AUC رد وبدل میشود .
۱-زیر سیستم شبکه :
این سیستم شامل تجهیزات و فانکشنهای مربوط به مکالمات end-to-end ، مدیریت مشترکین ، Mobility می باشد و نیز مانند رابطی میان سیستم GSM و مراکز تلفن ثابت ( PSTN ) عمل میکند .
زیر سیستم شبکه ، یک زیر سیستم سوئیچینگ می باشد که شامل MSC ها ، VLR ، HLR ، AUC و EIR می باشد .

در زیر تعریف کوتاهی از هر یک از این عناصر ارائه شده است :
MSC : یا مرکز سرویسهای سوئیچینگ موبایل فانکشنهای راه اندازی مکالمه (call setup) را انجام میدهد ، رابطی نیز با مراکز تلفن ثابت دارد و فانکشنهایی نیز مانند ارائه صورت حساب مشترکین نیز برعهده این مرکز است .
HLR : یا ثبت کننده محل HOME یک پایگاه داده متمرکز شامل اطلاعات تمامی مشترکین ثبت شده در یک PLMN است . ممکن است در یک PLMN بیشتر از یک HLR وجود داشته باشد ولی هر مشترک مشخص تنها به یک HLR میتواند وارد شود .
VLR : یا ثبت کننده محل visitor یک پایگاه داده شامل اطلاعات موبایلهایی استکه در حال حاضر

در حوزه MSC ی کنترلی در حال حرکت هستند . در زمانیکه یک MS به حوزه
MSC جدیدی وارد میشود ، VLR ی که به آن MSCمتصل شده است ، اطلاعات MS مورد نظر را از HLR درخواست میکند . HLR نیز اطلاعات MS مورد نظر را به آن MSC که MS در حوزه اش قرار دارد ، ارائه خواهد داد . اگر یکMS بخواهد مکالمه ای برقرار نماید VLR تمام اطلاعات مورد نیاز جهت برقراری مکالمه را ارائه خواهد داد و لزومی ندارد که در هر لحظه از HLR سوال نماید . VLR در یک جمله میتوان گفت ، یک HLR توزیع شده است و شامل اطلاعات دقیقی در مورد محل یک موبایل است .
AUC : یا مرکز تعیین هویت به HLR متصل میشود و وظیفه آن آماده سازی HLR بهمراه پارامترهای تعیین هویت و کلیدهای رمزنگاری استکه این عملیات برای اهداف امنیتی استفاده میشوند .
EIR : یا ثبت کننده هویت تجهیزات یک پایگاه داده استکه در آن شماره های بین المللی تعیین هویت تجهیزات موبایل (IMEI) ، برای هر دستگاه موبایل ثبت شده ، ذخیره میشود .
یکی دیگر از ترکیبات زیر سیستم شبکه Echo Canceller استکه مسایل آزار دهنده ای ( مانند انعکاس صدا ) که از طریق شبکه موبایل در زمان اتصال به یک مدار PSTN ایجاد میشود را کاهش میدهد .
شبکه IWF یا فانکشن داخل شبکه ای نیز رابطی میان MSC و دیگر شبکه ها ( PSTN و ISDN )میباشد .
-۲زیرسیستم رادیویی
شامل تجهیزات و فانکشنهای 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 یک مکالمه است و از برقراری یک مکالمه ، بهمراه زیر سیستم شبکه ، جهت مدیریت mobility ، محافظت میکند .

IWF=InterWorking Function)
MS دارای قابلیتهای پایانه شبکه و همچنین پایانه کاربر است . هر سلول در سیستم GSM یک BTS با چندین گیرنده وفرستنده دارد . یک گروه از BTS ها توسط یک BSC کنترل میشوند . پیکربندیهای مختلفی برای BSC-BTS وجود دارد . برخی از این پیکر بندیها برای وضعیت ترافیک بالا و تعدادی برای مناطقی با ترافیک متوسط طراحی شده اند . یک BSC فانکشنهایی چون handover و power control را نیز کنترل مینماید .BSC و BTSبا هم بنام BSS شناخته میشوند . BSS از دید MSC بصورت یک رابط که ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه ای مشخص برقرار میکند ، به نظر می رسد . BSS دائما با یک مدیریت کانال رادیویی ، فانکشنهای انتقال ، کنترل link رادیویی و تخمین کیفیت و مهیا سازی سیستم برای handover ها ، مرتبط است . BSS میتواند به N سلول پوشش بدهد که N میتواند یک یا بیشتر باشد .

زیرسیستم مرکز نگهداری و پشتیبانی (OMC ) شامل فانکشنهای نگهداری و پشتیبانی تجهیزات GSM میباشد و پشتیبانی رابط اپراتور شبکه را نیز برعهده دارد .
OMC به تمام تجهیزات داخل سیستم سوئیچینگ و BSC متصل میشود . OMC در حقیقت فانکشنهای نظارتی GSM یک کشور را انجام میدهد ( مانند صورتحساب دادن ) و یکی دیگر از مهمترین فانکشنهای آن هم ، فانکشن نگهداری HLR یک کشور است .
بسته به سایز شبکه هر کشور میتواند بیشتر از یک OMC داشته باشد . مدیریت سراسری و متمرکز شبکه نیز توسط مرکز مدیریت شبکه( NMC) انجام میپذیرد و OMC نیز مسئول مدیریت منطقه ای شبکه میباشد .
مطالب فوق شرح مختصری در مورد معماری GSM ، عناصر ، فانکشنها 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 ۱۱۷ (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 ۰۸۳۱۳۲۷۲۲۲۲ ) سوییچ محلی شما با دیدن ۰ 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 ۸ می فهمد که باید کل شماره را به سوییچ بین شهری (STD) منطقه ۸ کشور که در همدان می باشد بدهد سوییچ STD همدان با دیدن رقم سوم که ۳ 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 ۱ می باشد تشخیص می دهد که شماره مربوط به شهر کرمانشاه می باشد و با توجه به پیش شماره ۳۲۷ به مرکز مربوطه تحویل داده می شود و مشترک شماره ۲۲۲۲ در مرکز ۳۲۷ 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 ۰۰ 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:

۱- هویت یا شتاسایی مشترک
۲- مکان مشخص جهت تماس گرفته شدن با آن
۳- محل ثبت charging
۴- 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.
۱- 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.

۲- 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.

۳- 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.
۴- 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 ۶ ضلعی (مانند کندو زنبور ) تقسیم می کنند و در مجاورت هر ۳ سلول یک آنتن سه جهته قرار می دهند که هر جهت وظیفه پوشش یک سلول را دارد .
البته در عمل پوشش به صورت ۶ ضلعی نیست بلکه به صورت کروی در حدود منطقه

۶ 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 فرکانسی تعریف شده داریم
۱- GSM-900
۲-GSM-1800
در مورد GSM-900 پهنای باند در دریافت (UPLINK) از ۸۹۰MHz تا ۹۱۵MHZ پهنای باند در ارسال(DOWNLINK) از ۹۳۵MHz تا ۹۶۰MHz
می باشد
در مورد GSM-1800 پهنای باند در دریافت (UPLINK) از ۱۷۱۰MHz تا ۱۷۸۵MHz
پهنای باند در ارسال(DOWNLINK) از ۱۸۰۵MHz تا ۱۸۸۰MHz می باشد
در GSM-900 کل پهنای باند چه در ارسال و چه در دریافت به ۱۲۴ کانال تقسیم می شود و
در GSM-1800 کل پهنای باند به ۳۷۴کانال تقسیم می شود.

در ایران ما از GSM-900 استفاده می کنیم ودر آمریکا از GSM-1800 استفاده می شود
نکته : در دفترچه های برخی گوشی های تلفن همراه ذکر شده که گوشی مذکور DUAL BAND
می باشد این بدین معنی است که این گوشی قابلیت استفاده در هر دو نوع فرکانس ذکر شده در بالا را دارد.

BTS چیست؟

در شبکه موبایل اولین بخشی که به مستقیما با گوشی موبایل در ارتباط است به لفظ عوام آنتن موبایل و به تعبیر تخصصی (Base Transceiver Station) می باشد .در شکل زیر BTS نشان داده شده است .
البته شما آن را بر فراز مراکز مخابراتی و یا پشت بامها دیده اید.
در تصویر زیر پنل آنتن نمایش داده شده است البته شما ممکن است در بعضی نقاط ترکیباینپنلهارامتفاوتباتصویرببینید .
این تفاوت در تعداد هر کدام از این پنل ها در یک جهت می باشد در شکل زیر در هر جهت یک پنل دیده می شود در ایران شما ممکن 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 کابلهای ضخیم سیاه رنگی که به آن فیدر -FEEDER – می گویند به دستگاه BTS متصل است .فیدرها نوعی کابل درون تهی هستند و در آن یم لوله مسی قرار گرفته و موج بر می باشد .
همانطور که می دانید در فرکانسهای بالا الکترونها از پوسته عبور می کنند 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 که وظیفه مدیریت بین چند BTS را دارد متصل می شود.
TDMA چیست؟
همانطور که در مباحث گذشته عنوان شد آنتنموبایلبهعنوانواسطبینگوشیموبایلباشبکهموبایلمیباشد
در شبکه موبایل گزارش آخرین مکان مشترک موبایل و ارسال و دریافت شماره تلفنها و مسائلی از این دست به عهده کانال سیگنالینگ می باشدو رد و بدل شدن مکالمات که هدف اصلی می باشد به عهده کانالهای ترافیکی می باشد.
به طور قطع BTSوظیفه ارائه این کانالها را به مشترک موبایل دارا می باشد.