شبكة ال GSM
ما معنى GSM ?
كلمة GSM أختصار لـ Global System for Mobile Communication و إذا اردنا ان نترجمها حرفياالى العربي فهي تعني النظام العالمي للأتصال المتحرك (الجوال), و هي الشبكة الحاليهالمتوافقة المواصفات في جميع بلدان العالم .
كيف تعمل شبكة ال GSM ?
مقدمة :
هذا القسم سوف نشرح فيه كيفية عمل شبكة ال GSM , هذهالكيفيه متوافقه للشبكات التي تعمل على تردد 900 ميغا هيرتز GSM900 او التي تعملعلى 1800 ميغا هيرتز GSM1800 او 1900 ميغا هيرتز GSM1900 لان البنيه التحتيه للشبكةبالضبط متشابهه .
أجزاء الشبكة :
لكىتفهم كيفية عمل شبكة ال GSM من الضروري عليك ان تعرف مكونات الشبكة , و التي تتكونمن عدة أجزاءتعمل مع بعضها , هيا بنا لنتعرف على هذه الأجزاء:
1- المحطةالمتحركة Mobile station
وهيعباره عن جزئين
الهاتف المتحرك (الجوال) و يسمى ME Mobile Equipment
البطاقة الذكيه ( الشريحه ) و تسمى SIM Subscriber Identity Module
2- النظام الفرعي للمحطة أساسيه **** Station SubSystem
و هي عبارة عن مجموعه من :
المحطات الفرعيه BTS **** Terminal Station
وتسمى ايضا **** Transceiver Station
او مايعرف بالهوائيات و القنوات المتواجده في الميدان , ال BTS يحتوي على جهازالارسال/الاستقبال الذي يعرف لنا الخاليه التي سوف تعطي جهاز الموبايل (الجوال) اشارة الراديو التي سوف يرسل و يستقبل عليها , ال BTS مربوط مع ال BSC الذي سوفنشرحه لاحقا .
يجب علينا ان نرتب ال BTS's بشكل يمكنا من تكوين خلايا .
كل BTS يخدم خلية ,اى مكان على سطح الارض يمكن ان يغطى بخليه او عدةخلايا . ان ابعد نقطة يستطيع ان تغطيها وحدة ال BTS تقريبا 8 كم و تكون عادة فيالاماكن الخارجيه الغير مزحومه مثل القرى او ضواحي المدن .
ال BTS النموذجييغطي زاويه قدرها 120 درجه , اذا نحتاج الى 3 BTS's لتغطية 360 درجة .
مراقب المحطات الفرعيه BSC **** Station controllers
و هي التي تدير موارد اتصال الراديو ل BTS واحد او عدة BTS's, تتعامل مع اعداد قناة الراديو , و نظام قفز (وثب ) الترددات frequency Hopping والتسليم من خليه لاخرى بمعنى اعطاء الموبايل (الجوال) تردد جديد عندما يغير خليتهاو موقعه Handovers , في اكثر الاحيان سوف تجد BSC و عدة BTS's في نفس الموقع , لنقل على سطح احدى البنايات .
3- محطة النظام الفرعي للشبكة NSS Network Station SubSystem
و هو يعتبر العقل للشبكة , و تكمن فيه انظمةالفواتير و خدمة توجيه الاتصال الى الشبكات المراد تحقيق الاتصال معها ... الخ
و يتكون ايضا من اجزاء اخرى و هي
مركز تبديل (تحويل ) مكالماتالموبايل (الجوال)MSC Mobile Switching Center
ويعمل كبدالة اعتيادية مثلالمتواجدة في نظام الهواتف السلكية بالاضافه الى ان المركز يوفر جميع الوظائف التييحتاجها الموبايل (الجوال) مثل:
هل الموبايل مسجل مع الشبكه او ما يعرف بالـ Registration
و ايضا التخويل و هل الموبايل مصرح له باستخدام الشبكة او ما يسمىبال Authentication ,
ايضا يقدم وظيفة تحديث موقع الموبايل (الجوال) في الشبكةاو ما يعرف بال Location Updating
و التسليم بين ال BTS's و ما يعرف بال HandOvers
و يقدم لنا وظيفة توجيه او تحويل الاتصال للمشتركين المتجولين romaing subscriber
الـ MSC يقدم لنا الاتصال و الربط مع الشبكات المحليهالثابته مثل شبكة مقسم الهواتف السلكي PTSN او الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة ISDN .
لغة التخاطب بين هذه الخدمات في الشبكه هي النظام الاشاري رقم سبعه اومايعرف بال Signalling System number 7 SS7 و هي ايضا في الشبكات السلكيه كمقسمالهاتف .
هذا المركز هو النظام الذي تتحدث اليه جميع ال BSC's.
سجل المقر الرئيسي (الموطن) HLR Home Location Register
و هو عبارة عن سجل دائم تحفظ فيه الاعدادات الخاصه لكل مشترك للتمكينالشبكه من التحكم في الاتصال الخاص للمشترك مثلا هل المشترك محول مكالماته او هلعنده خدمة الانتظار او الخ و ايضا يوفر سجل مخزن فيه مكان الموبايل (الجوال) الحالي , الشبكه تحتوي على HLR واحد , ولكن يمكن ان نوزع عدة HLR's بمعنى انهن متماثلات .
سجل مقر الزوار VLR Visitor Location Register
وهوعباره عن سجل مؤقت تحفظ فيه الاعدادت الضروريه لتشغيل الموبايل (الجوال) , الموبايل (الجوال) دائما يتحدث الى ال VLR , كل MSC يحتوي على VLR
مركز التحقق AuC Authentication Center
هذا هو مركز الامن للشبكة الذي يعطي الاوامربالتخويل للموبايل ( الجوال) بإستخدام الشبكة
سجل تعريف الاجهزة EIR Equipment Identity Register
و هو عباره عن قاعدة معلومات لكل ارقامالتعريف لجهاز الوبايل ( الجوال) , و هو عبارة عن رقم يوضع داخل الجهاز من قبلالشركة المصنعه له و كل جهاز في العالم له رقم خاص به و هو ما يسمى با IMEI
تعريف جهاز المتحرك العالمي International Mobile Equipment Identity
وهذاالسجل يتوي على ثلاث اقسم او قوائم , القائمة البيضاء او ما يعرف بال White list وهي الاجهزة المصرحه باستخدام الشبكة و القائمه السوداء Black List و هي الاجهزةالغير مصرح لها بإستخدام الشبكه و القائمه الرماديه Gray List وهي التي ليست منالقوائم الاخرى
لمحة عن IMEI :
هو رقم خاص لكل جهاز موبايل (جوال) ME يوضع بواسطة المصنع , هذا الرقم يرسل مع كل اتصال يعمله الموبايل (الجوال) الى الشبكه و هو عادة يكتب خلف بطارية الجهاز و يتكون من النمط التالي
X X X X X X - X X - X X X X X X - X
TAC - FAC - SNR - CD
TAC: type approval code
FAC : final assembly code
SNR: serial number
CD: check digit
ولكن تم تغيير النمط الحالي من قبل اتحاد الاتصالاتالعالمي ITU الى التالي
X X X X X X X X -X X X X X X - X
TAC - SNR - CD
ويمكن ان نجده ايضا بهذا النمط IMEISV و ال SV software version تعنينسخة البرنامج
X X X X X X X X X - X X X X X X - X - X X
TAC - SNR - CD -SVN
SVN software version noumber
لمحة عن تعريف المشترك IMSI International Mobile Subscriber Identity
هو عبارة عن رقم خاصلكل بطاقة (شريحه) و هو ليس رقم الموبايل (الجوال) الذي يتم الاتصال بواسطته , هورقم اقرب الى رقم الشبكه و هو يحتوي غالبا على 15 خانه كالنمط التالي
X X X - X X - X X X X X X X X X X
MCC - MNC - MSIN
MCC: mobile country code كود الدوله
MNC : mobile network code كود الشبكه التي اشتريت منها بطاقتك (شريحتك) بعض الاحيان يكون من ثلاث ارقام خاصه في امريكا الشماليه
MSIN: mobile station identification numbe رقم تعريف المحطة المتحركة (الموبايل)
هذاالرقم نحتاجه من اجل ان اى شبكة هاتف متحرك ارضيه PLMN Public land mobile network
تستطيع به ان تتعرف على الموبايل و اذا كان خاصة غير مشترك معها بحيث تقدم لهالخدمات التي يكون مخول بها من قبل شبكته الام .
__________________
كيف تعمل شبكة ال GSM
عندما نشغل جهاز الموبايل (الجوال)MS فإنه يحاول ان يتصلبالشبكة , على امل ان تسمح له او تخوله الشبكة من استخدام مواردها .
هذا يمكنان يحدث بالنسبه لشبكتك الام او حتى اذا كنت في حالة تجوال roaming و تستخدم خدماتشبكه غير شبكتك الام .
ان جهاز الموبايل (الجوال) MS يعمل هذا الشى بالاتصال معال BTS الموجود في نفس المكان او بمعنى اخر ال BTS المغطي لهذه المنطقة المتواجدبها الموبايل .
تقوم ال BTS's بشكل اعتيادي ببث (ارسال) الترددات و ذلكلتمكين الموبايل MS من التقاط الاشارة الاقوى .
و هذا التغيير في ال BTS لايحدث هكذا و انما الموبايل MS يقيس قوة الاشارة فاذا وجد اشارة افضل من التي هوعليها يرسل القياس الى ال BTS و ال BTS بدوره يرسلها الى ال BSC الذي هو مراقب لل BTS's و يرى اذا كان هذا التغيير في ال BTS ممكن يحوله او يسلم الموبايل الى ال BTS الجديد و هذي الطريقه تسمى ال Handover . و لكن اذا ال BTS الجديد لا يتبع ال BSC الحالي فانه يرفع الامر الى MSC لأخذ الاجراء المناسب و هو بالاتصال بال BSC الجديدو تسليم الموبايل ال BTS الجديد لان ال BSC لا يستطيع التحدث BSC اخر, اذا الموبايلغير BSC وغير ال BTS و هذه عادة تحصل عندما نكون في وسيلة من وسائل النقل كالسيارهفنغير الاثنين معا .
فيكلتا الحالتين الموبايل MS و ال BSC/MSC يعملون مع بعض لعمل التسليم Handover بشكلسلس, الشبكه تعمل على حجز قناة في ال BTS الجديد لتمكين التسليم Handover و حتى انكنا اثناء مكالمه .
للاتصال القادم علينا بمعنى اذا اراد احد ان يتصلعليك من الضروري ان تعرف الشبكة اين يتواجد الموبايل (الجوال) MS و تحت اى MSC و اى BSC و اى BTS لكى تتمكن الشبكة من ايصال المكالمة اليك , هنا نتعرف على اهمية ال HLR سجل الموطن , VLR سجل الزوار .
ان ال HLR يخبرنا عن ال VLR و ماذا يعرف؟
اين الموبايل (الجوال) MS ؟
أن ال VLR يحتوي على ما يسمى بال LAC Location Area Code كود المناطق و هو عباره عن كود للمناطق التي تغطيها كل خليه اومجموعة من الخلايا .
ال VLR ينشأ صفحة تحتوي معلومات عن الموبايل MS ويرسلها الى MSC و هذا يحدث عندما يغير الموبايل موقعه من مكان الى اخر و ال MSC يحدث ال HLR بأخر موقع للموبايل .
الموبايل دائما يكون على اتصال مع ال PCH Paging channel لذلك الموبايل دائما يحصل على مكالمات و يستقبلها
اذا الاتصال القادم الى الموبايل MS يبدأ دائما من عند HLR هذا التصال يحدث بسهولة لان كل شبكه تعرف اين HLR الخاص بها و ايضا تعرف رقمالموبايل المشترك لديها MS و لهذا لانهتم الابهم فالاتصال يذهب اليهم اولا و لايهتمفي البدايه بموقع الموبايل MS الحالي لان التبديل او تحويل المكالمه سوف يتم عنطريق MSC مثال على ذلك
شخص يتصل من الصين على رقم موبايل في هولندا و هذاالموبايل حاليا ليس في هولندا بل هو متواجد في اسبانيا كيف يتم الاتصال .؟؟؟؟
كالتالي .....
الشخص الذي في الصين سوف يتصل على رقم الموبايل فيهولندا
الاتصال سوف يذهب ال شبكة الموبايل في هولندا وبالتحديد الى MSC
و ال MSC سوف يخاطب ال HLR ماهو اخر تحديث لديك عن موقع الموبايل
ال HLR سوف يخبره ان اخر معلومات لديه انه متواجد في اسبانيا على الشبكهالاسبانية
ياترى كيف عرف ال HLR ??? لان ال VLR اسبانيا التقط اشارةالموبايل الهولندي و حولها الى ال MSC الى الاسباني و بدوره حول المعلومات عن موقعالموبايل الى شبكته الام في هولندا و الشبكه حفظت المعلومات الجديده في ال HLR ....
ال MSC سوف يحول الاتصال الى الشبكة الاسبانيه
وفي الشبكةالاسبانية سوف يستلم ال MSC الاتصال و يحوله الى الموبايل الهولندي المتواجد في
اسبانيا ..
اذا من هنا اتضح لنا فائدة ال HLR و ال VLR
النقطهالاخيره في هذا الدرس
هو عندما نقوم بإغلاق الموبايل MS , الشبكة سوف تتذكراخر موقع كان متواجد فيه الموبايل MS
اذا لم تتلقى الشبكة اى اشارة بأنالموبايل MS أُغلق فأنها تستمر بالاعتقاد ان الموبايل يتصل على قناة تحديد الموقع PCH و لاتاكد من ذلك تقوم الشبكة بتحديد وقت يقوم فيه الموبايل MS بأرسل فيه رسالةبانه متواجد على الشبكة .
هذا بشكل مبسط
مصطلحات
MS mobile station و هو الجهاز مع البطاقه (الشريحه)
BTS **** terminal station و هي المحطة الطرفيه التي تحتوي على الهوائي
BSC **** station Controller و هو المراقب لعدة محطات طرفيه
MSC mobile switching center وهو بدالة الموبايل
