تحقیق در مورد شبکه های تلفن همراه

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

 تحقیق در مورد شبکه های تلفن همراه دارای ۴۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد شبکه های تلفن همراه  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 تحقیق در مورد شبکه های تلفن همراه،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن تحقیق در مورد شبکه های تلفن همراه :

SMS and EMS and MMS

چکیده

امروزه اکثر مردم جهان از تلفن همراه برای ارتباطات استفاده می کنند که با گسترش روز افزون شبکه های تلفن همراه سرویس ها و خدماتی که از سوی اپراتور ها ارائه می گردد نیز توسعه می یابد . محبوب ترین این سرویس ها که هنوز هم مردم از آن استفاده می کنند سرویس SMS است

که امروزه در اغلب تلفن های دیجیتال مدرن در دسترس است که به کاربران اجازه ارسال پیام کوتاه را می دهد . دومین سرویس نه چندان کاربردی EMS است که ساختار جدید تری از SMS است که با آمدن سرویس گسترده تر MMS محبوبیت چندانی پیدا نکرد .سرویس پیام رسانی چندرسانه ای ساختار جدید و بهتری است .برای دسترسی به ای سرویس ها نیاز به گوشی با قابلیت های دریافت این گونه پیام ها را داریم .

کلمات کلیدی :

GSM , IS-41 , SMS , SMSC , MSC ,VMS , SS7 , BSC , HLR , VLR , MO-SM ,
MT-SM , PDU , EMS , MMS , GPRS , WAP , MMSC

مقدمه

SMSسرویس پیام کوتاه , نام خدمات جدیدی است که اغلب تلفن های دیجیتالی مدرن در دسترس است. این سرویس به کاربران اجازه میدهد که پیام های کوتاهی را (حدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ حرف) را به تلفن های دیگر ازسال یا دریافت کنند.
معمولاً این سرویس محدود به کاربران همان شبکه محدود است. برای ارسال یا دریافت پیام های SMS کاربران تلفن معمولی باید مجبور به پرداخت یک مقدار ماهیانه به شبکه سرویس دهنده آنها یا یک مبلغ کوچک به ازای هر پیام میباشند. بعضی از شرکت ها هم سرویس پیام کوتاه را رایگان در اختیار مشترکان خود میگذارد.

MMS سرویس پیام رسانی چند رسانه ای یا MultiMedia Messaging Service که بسیار شبیه به سرویس EMS است : ساختار جدید و بهتری از سرویس SMS قدیمی است MMS. به کاربران تلفن هایی که با یکدیگر همسازی دارند (تلفن های همساز) اجازه میدهد که پیام های چند رسانه ای را بین یکدیگر مبادله کنند. پیام هایی همانند کارت پستال های گرافیکی, انیمیشنها یا پویا نمایی ها, کلیپ های ویدوئی, نقشه ها و کارت های ویزیت تجاری ;
MMS برای نسل سوم سیستم های ارتباطی طراحی و بهینه سازی شده است. (G Systems 3)
EMS سرویس پیام افزوده یا Enhanced Message Service ساختار جدید و بهتری از همان سرویس SMS معروف است که توسط شرکت های آلکاتل, اریکسون, موتورولا, ئ زیمنس پیاده سازی شده است.

EMS امکانات جدیدی نظیر سیستم همزمانی داده (( Over The Air Data Synchronization و پیام هایی با قابلیت داشتن آیکن های پویا (Animated) یا ثابت, فرستادن یا دریافتن پیام تا ۷۶۰ حرف را دارد EMS.
یک استاندارد باز است به این معنی که تمامی شرکت های تولید کننده تلفن های همراه میتوانند از این استاندارد به راحتی در تلفنهای خود استفاده کنند. اما شرکت بزرگ نوکیا, که بزرگترین تولید کننده گوشی های تلفن همراست از پذیرفتن و به کاربستن این سرویس در تلفن های خود امتناع کرده است و بیستر تمرکز خود را در رشد و نمو سیستم MMS گذاشته است.سر نام EMS

همچنین به سیستم پیام رسانی فوری (Emergency Messaging System) که توسط شرکت موتورولا تهیه شده است, اطلاق میشود که البته این سیستم مخصوص تجاری است نه برای تلفن های همراه .

فصل اول – مقدمه ای بر شبکه های تلفن همراه

برای شروع به یک سری مفاهیم در شبکه تلفن همراه می پردازیم. شبکه های تلفن همراه از لحاظ ویژگی به شرح زیر هستند . این دیاگرام انواع شبکه ها را از لحاظ سرعت و نوع داده ارسالی مقایسه می کند و همچنین استاندارد های خاص آن شبکه هارا بیان می کند .

۱-۱ )مفهوم cellular

این مفهوم به سیستم های ارتباطی به خصوص سرویس های موبایل بر می گردد .در AMPS ناحیه های جغرافیایی به چندین بخش بنام سلول تقسیم می شود . هدف از این تقسیم استفاده بهتر و بیشتر از تعداد محدود فرکانسهای انتقالی است. هر برقراری ارتباط و مکالمه به فرکانس تخصیص یافته خودش نیاز دارد و مجموع فرکانسهای در دسترس حدود ۱۰۰۰ است . برای support بیش از هزار مکالمه همزمان سیستم های cellular یک مجموعه ای از فرکانس ها را به هر سلول اختصاص می دهد و دو سلول می توانند از فرکانس یکسان برای مکالمه های مختلف استفاده کنند.

زمانی که شما با تلفن صحبت نمی کنید تلفن بطور ثابت اطلاعاتی را با tower ارسال و دریافت می کند که هدف از این ارتباط این است که سیستم شبکه باید دائما از موقعیت و وضعیت تلفن همراه با خبر باشد که همه چیز ok است . به این مسیر ارتباطی بین تلفن و tower کانال کنترلی گفته می شود . و همین کانال کنترلی مسیری را برای فراهم می کند .

۲-۱ )شبکه های GSM(Global System of Mobile communication)
شبکه GSM یک شبکه گسترده در جهان است که تقریبا حدود هشتصد میلیون نفر در سراسر جهان بدایل مختلف از آن استفاده می کنند که اغلب برای ارتباطات تلفنی SMS است .
شبکه GSM در بر دارنده تجهیزات زیر است که البته به دلیل گسترده بودن از توضیح تمام قسمت ها خودداری کرده و در آینده به توضیح آن می پردازیم :
• (ME) Mobile Equipment به عنوان یک ترمینال که توسط مشترک تلفن همراه حمل می شود شناخته شده است.

• (SIM) Subscriber Identity Module این کارت هوشمند وظیفه تشخیص شماره و راهنمایی کاربر تلفن همراه را دارد .
• (BTS) Base Transceiver تمام وظایف رادیویی مربوط به کنترل را بر عهده دارد و در واقع ارتباط بین شبکه و MS را از طریق واسط رادیویی ایجاد می کند.
• (TRAU) Trans Coding Rate and Adaption Unit
• (MSC) Mobile Service Switching Center
• (HLR) Home Location Register
• (VLR) Visitor Location Register
• (EIR)Equipment Identity Register

تمام این قسمت ها در کنار هم PLMN را تشکیل می دهند.

استاندارد های پایه گذاری شده روی GSM : CDMA و TDMA است. یکی از مشکلات اساسی شبکه های موبایل کمبود فضای فرکانسی می باشد که یکی از روشهای حل مشکل TDMA است .

فصل دوم – Short Message Servives

۱-۲ )مقدمه
سرویس پیام کوتاه یا SMS نام خدماتی است که در اغلب تلفن های دیجیتال مدرن در دسترس است و به کاربر این امکان را می دهد که در حدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ کاراکتر را ارسال نماید و هزینه آن ۳۰ درصد هزینه مکالمات معمولی است . این متد ارسال text بین تلفن های همراه ویا از PC یا labtop به تلفن را میسر می سازد .کلمه short در واقع به ماکزیمم سایز آن یعنی ۱۶۰ کاراکتر اشاره دارد که شامل حروف – ارقام یا سمبل های الفبای لاتین است و برای الفبای زبانهای دیگر مثل چینی ماکزیمم ۷۰ کاراکتر است .

SMS در اواخر سال۱۹۸۰ برای کار در شبکه با تکنولوژی دیجیتالی که GSM نامیده می شود ابداع گردید.GSM اساس کار اکثر تلفن های همراه مدرن سلولی است . هدف مهندسان نروژی از ابداع این سرویس ایجاد یک سیستم پیام رسانی بسیار ساده برای زمان خاموش بودن یا خارج از پوشش بودن تلفن همراه بود.اکثر منابع, ارسال اولین SMS را در سال ۱۹۹۲ در UK می دانند. در واقع SMS در اروپا متولد شد .سرویس message امروزه لذت بخش ترین سرویس در شبکه تلفن همراه بخصوص در ایران است. استاندارد اروپا برای سیستم های دیجیتال بی سیم GSM و در آمریکا IS-41 است .

در شمال آمریکا SMS بطور ابتدایی روی شبکه های با سیستم دیجیتال در دسترس بود . اولین پیشگامان این
عرصه Bell south mobility و Prime co و Nextel بودند .
با وجود تمام محبوبیتی که SMS در میان مردم دارد انتقاداتی نیز بر آن وارد است :
۱ هزینه ای که باید برایش پرداخت در مقابل دیگر سرویس های wireless
۲. زمان تحویل پیام تضمین شده نیست و در مقابل ترافیک ممکن است ساعت ها به مقصد نرسد .
۳ محدودیت آن به text

در مقابل می توان گفت SMS راه های پیشرفت خوبی داشته وگسترش یافته آن EMS است که اجازه ارسال تصاویر – آیکون و صدا را می دهد . سرویس پیام افزوده یا Enhanced Message Service ساختار جدید و بهتری از همان سرویس SMS معروف است که توسط شرکت های آلکاتل, اریکسون, موتورولا, ئ زیمنس پیاده سازی شده است .
EMS امکانات جدیدی نظیر سیستم همزمانی داده (( Over The Air Data Synchronization و پیام هایی با قابلیت داشتن آیکن های پویا (Animated) یا ثابت, فرستادن یا دریافتن پیام تا ۷۶۰ حرف را داردEMS . یک استاندارد باز است به این معنی که تمامی شرکت های تولید کننده تلفن های همراه میتوانند از این استاندارد به راحتی در تلفنهای خود استفاده کنند. اما شرکت بزرگ نوکیا, که بزرگترین تولید کننده گوشی های تلفن همراست از پذیرفتن و به کاربستن این سرویس در تلفن های خود امتناع کرده است و بیشتر تمرکز خود را در رشد و نمو سیستم MMS گذاشته است.
نوع پیشرفته تر دیگر یعنی MMS که این سرویس اجازه ارسال animation ,audio و فایلvideo را علاوه بر text می دهد . سرویس پیام رسانی چند رسانه ای یا Mulimedia Messaging Serviceکه بسیار شبیه به سرویس EMS است : ساختار جدید و بهتری از سرویس SMS قدیمی است .
MMS برای نسل سوم سیستم های ارتباطی طراحی و بهینه سازی شده است.(G system 3)
مسیری را یک SMS از مبدأ به مقصد طی می کند در شکل زیر کاملأ واضح است .

زمانی که یک پیام SMS ارسال می شود این پیام از SMSC گذشته و سپس از tower بصورت یک
packet داده روی کانال کنترل به مقصد می رسد .در شکل فوق این مسیر مشخص شده است .

۲-۲ )معماری پایه شبکه برای SMS (IS-41)
شکل زیر ساختار شبکه را به خوبی نمایش می دهد:

Basic Network Architecture for an SMS Deployment

اجزای شبکه به شرح زیر است:
External Short Messaging Entities.1

یک ESME وسیله ای برای دریافت و ارسال پیام های کوتاه است .پیام ممکن است در شبکه ثابت یا گوشی موبایل یا مرکز سرویس دیگر قرار داشته باشد . ان دسته از پیام ها که از شبکه های موجود دیگر ارسال می شوند شامل موارد زیر است :

VMS – مسئولیت دریافت نگهداری و اجرای پیام های صوتی برای مشترکی که Busy است و یا امکان صحبت را ندارد را بر عهده دارد.
Web – رشد اینترنت دنیای SMS را هم تحت تأثیر قرار داده است . پس از طریق اینترنت هم می توان اقدام به ارسال پیام کوتاه نمود .
E-mail – اکثر برنامه های کاربردی SMS توانایی ارسال e-mail را دارند البته باید SMSC ارتباطات سرور های e-mail را support کند .
Others –چندین مکانیسم دیگر برای ارسال پیام مثل شبکه های paging .

SMSC.2
SMSC ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار است که مسئول relay و store وforward کردن پیام کوتاه بین SME و موبایل است . این قسمت از شبکه باید قابلیت اطمینان بالا وگنجایش مشترک بالا وگذردهی پیام بالا داشته باشدو به سادگی با رشد شبکهSMS سازگار باشد .

۳Signaling Transfer Point
STP یک جزء شبکه است در شبکه های هوشمند که اجازه ارتباطات برمبنای SS7
(signaling system 7) را با چندین عنصر دیگر در شبکه را می دهند در دسترس است .
BSS – تمام عملیات مربوط به ارسال سیگنال های الکترومغناطیس رادیویی بین MSC و موبایل توسط BS انجام میگردد . BS شامل بخش کنترلی وبخش گیرنده وفرستنده است .

۴HLR
HLR یک پایگاه داده است که ذخیره و مدیریت دائم وضعیت اشتراک و سرویس را بر عهده دارد . در مقابل پرسش SMSC اطلاعات مسیریابی برای مشترک را در اختیارش قرار می دهد.و همچنین اگر ایستگاه مقصد در دسترس نباشد به SMSC اطلاع می دهد .

۵VLR
یک پایگاه داده است که شامل اطلاعات موقتی در مورد موقعیت مشترک است که مورد نیاز MSC است .

۶MSC
عملیات switching مربوط سیستم و کنترل تماس ها از تلفن های دیگر و سیستم های داده ای دیگر را انجام می دهد . همانطور که از اسم سوئیچ پیداست اصلی ترین کار آن انتخاب مسیر مناسب جهت برقراری یک مکالمه است .ساختار سوئیچ از پردازنده مرکزی و حافظه موقت و حافظه جانبی و یونیت های واسطه تشکیل شده است که عمل switching در آنها انجام می شود و پورت

ها حکم اینترفیس سیستم را دارند البته این ساختار بسیار ساده شده یک سوئیچ است و المانهای مختلف دیگری هم درگیر می شوند . اصلی ترین تفاوت سوئیچ موبایل و سوئیچ تلفن ثابت در نحوه تعریف مشترک در سوئیچ است . در تلفن ثابت مشترک به طور دائم در سوئیچ تعریف شده و سرویس های جانبی به آن اختصاص داده شده است یعنی شماره مشترک همیشگی است مگر اینکه اپراتور تصمیم به حذف مشترک بگیرد اما در سوئیچ موبایل وقتی مشترک وارد منطقه تحت

پوشش یک سوئیچ شد فورأ سوئیچ مربوطه اطلاعات کامل مشترک را به طور اتوماتیک از سیستمی به نام HLR که در بالا توضیح داده شد درخواست می کند وکپی آن را در حافظه خود ذخیره کرده و به سوئیچ قبلی که اطلاعات مشترک در آن بوده دستور حذف اطلاعات را داده و سپس HLR آدرس

آخرین سوئیچ که موبایل درآن قرار گرفته را در خود ثبت می کند . محلی که اطلاعات مشترک به طور موقت در آن ثبت می شود همان VLR است. موقت بودن ثبت اطلاعات در سوئیچ از این بابت است که به محض خروج مشترک از منطقه تحت پوشش اطلاعات آن از سوئیچ مربوطه پاک می شود .پسMSC پیام کوتاه را به یک مشترک خاص از طریق BS مناسب تحویل می دهد .

۷Air Interface
یک بستر ارتباطی که برای تکنولوژی های بی سیم GSM وTDMA وCDMA در نظر گرفته شده است که دارای استاندارد های خاصی برای انتقال سیگنال های data وvoice است .

۸Mobile Device
گوشی موبایل به همراه سیم کارت است .

Signaling elements(3-2

لایه MAP عملیات های لازم برای support پیام کوتاه را تعریف می کند .برای بدنه هر دو استاندارد یعنی استاندارد های (IS-41) TIAْْْو ETSI(GSM) لایه MAP تعریف شده است که از سرویس های SS7 استفاده می کند .
عملیات پایه MAP که برای فراهم کردن end-to-end SMS لازم است به شرح زیر است :

• Routing information request – قبل از تلاش برای تحویل پیام کوتاه SMSC باید یک سری اطلاعات مسیریابی را برای تأمین MSC دریافت کند . این راه متشکل پرسش در از HLR ترمینال مقصد است .
• Point-to-Point short message delivery – مکانیزیمی که برای SMSC فراهم شده تا پیام کوتاه را به MSC بفرستد و از آنجا به موبایل آدرس دهی شده منتقل گردد . سپس آدرسی که MSC از ایستگاه HLR بدست آورده عملیات تحویل پیام کوتاه سرویس تأیید تحویل را فراهم می کند . هنگامی که پیام کوتاه از MSC به موبایل forward گردد این عملیات بر روی تلفیق با Base station subsystem کار می کند.

• Short Message Waiting Indication – این عملیات زمانی که تحویل پیام کوتاه توسط SMSC با مشکل روبرو می گردد فعال می شود . در واقع SMSC از HLR می خواهد زمانی که گوشی موبایل مشترک شناسایی شد و در دسترس بود به او اطلاع دهد که اقدام به ارسال مجدد پیام نماید . پیام کوتاه منتظرشناسایی ایستگاه مقصد می ماند .
در GSM و IS-41 مکانیزم های SMS_notification indicator و set_message_waiting_data وجود دارد .

• Service Center Alert – عملیاتی که توسط HLR به منظور آگاه کردن SMSC که در موردیک موبایل خاص درخواست گزارش داشته و خواستار تشخیص در دسترس بودن آن بوده انجام می شود . در شبکه های GSM و IS-41 این عملیات از طریق مکانیزم های alert_service_center و SMS_notification انجام می گردد .

Service elements(4-2
SMS شامل چندین جزء سرویس مرتبط با پذیرش و ارائه پیام کوتاه است :

• Message Expiration – SMSC اقدام به ذخیره وارسال پیام کوتاه می نماید و سعی می کند پیام را به مقصد تحویل دهد و اگر مشترک در دسترس نبود این کار را ادامه می دهد تا زمانی که عمل تحویل موفقیت آمیز انجام گیرد و یا زمان تعیین شده برای نگهداری و تحویل به پایان برسد .
• Priority – یک جزء اطلاعاتی است که توسط SME برای مشخص کردن پیام های اضطراری و با اولویت بالا فراهم می شود .پیام های urgent نسبت به پیام های معمولی از اولویت بالاتری برخوردار هستند و زودتر وارد SMSC می شوند .

• Message Escalation – SMSC پیام کوتاه را بیشتر از زمان expire شدن آن نگهداری نمی کند و بعد از پایان زمان پیام را به سیستم های پیام رسانی دیگر مثل شبکه های paging ویا e_mail سرور ها برای تحویل به کاربر می فرستد .

بعلاوه SMS یک گزارش از زمان submit پیام در SMSC و شناسایی گوشی تلفن همراه را هم فراهم می کند .

Subscriber Services(5-2

SMS شامل دو سرویس پایه point-to-point است :
• Mobile –originated short message (MO-SM)
• Mobile –terminated short message (MT-SM)

Mobile-originated short message از گوشی دستی فعال MO به SMSC فرستاده می شود که می تواند به مشترکان تلفن همراه دیگر ویا برای مشترکان ثابت شبکه هایی مثل شبکه های paging یا IP network ها که شامل اینترنت وشبکه های خصوصی e_mail است ارسال گردد .
Mobile-terminated short message از SMSC به گوشی تلفن همراه ارسال می گردد که می تواند توسط مشترکین دیگر تلفن همراه به SMSC از طریق MO-SM یا دیگر منابع مثل سیستم voice-mail یا شبکه های paging یا اپراتورها submit شده باشد .

برای MT-SM معمولأ یک گزارش مبنی بر تحویل پیام به گوشی موبایل به SMSC فرستاده می شود که SMSC را از وضعیت ارسال آگاه می کند .به طور مشابه پیام گزارشی برای MO-SM به گوشی فرستنده ارسال می شود که موفقیت یا عدم موفقیت در تحویل پیام کوتاه در گیرنده را اطلاع می دهد .
بسته به access method ها و نحوه encoding شبکه حامل سرویس پیام رسانی point-to-point در شبکه های GSM بالای ۱۹۰ کاراکتر و در شبکه های IS-41 بین ۱۲۰تا۲۰۵ کاراکتر فرستاده می شود .
در شبکه های GSM نوع سرویس های پیام رسانی توسط عناصر اطلاعاتی پروتکل مشخص می گردد که مشخص می کند پروتکل higher-level یا interworking استفاده شده است به عنوان مثال داریم : telex وgroup 3 telex و x.400 messaging و European Radio Messaging System و voice telephone .