بررسی مخابرات و پشتیبانی خطوط تلفن همراه GPRS
فصل اول :
نظریة سلولی
بر اساس
این نظریه ناحیه ای که می خواهد تحت پوشش شبکة موبایل قرار گیرد به نواحی
جغرافیایی کوچکتر با شعاع 2 تا 50 کیلومتر تقسیم می شود در هر سلول سیستم
ها فرستنده گیرنده پوشش رادیویی سلول را به عهده دارند . و کانالهای
رادیویی با دامنة مختلف فرکانس در آن به مشترکش سرویس می دهند . فرستنده
هایی که در سلولهای مجاور هم هستند از کانالهای فرکانس جداگانه استفاده می
کنند تا از تداخل فرکانس جلوگیری شود اگر انرژی آنتن فرستنده و ارتفاع آن
مناسب باشد می توان از کانالهای فرکانس در فاصله متناسب و دورتر بیشتر به
سلول مورد نظر دوباره استفاده کرد تا در اثر فاصله و افت سیگنال شکل داخل
پیش نیاید . از طرفی برای اینکه بتوان بیشترین دفعات از فرکانسهای مجدد
استفاده کرد دو سلول هم کانال باید دارای کمترین فاصلة کمتر باشند پس مجموع
فاصله 2 سلول هم کانال باید به گونه ای باشد که تداخل هم کانالی از یک
آستانة بخار بیشتر شود . این آستانه 18db انتخاب شده است . چنانچه سرامیک
در ناحیة یکی از سلولها افزایش یابد می توان سلول مورد نظر را به 2 یا چند
سلول با توجه به نیاز ترافیکی تقسیم کرد را تا هر چه این تعداد بیشتر شود
نیاز به زیر ساختهای بیشتری برای حمل کردن سیستم مطرح می گردد و هزینه
بیشتر می شود در نتیجه پوشش سلولی نوعی فعالیت پویا و دینامیک محسوب می شو د
که به گروهی از سلولهای مجاور که کلیة کانالهای سیستم را بر اساس ضوابط
خاص به کار می برند و در تمام ناحیه تحت پوش تکرار می شوند کلاستر می گویند
.
در طراحی
سلول سلول 6 ضلعی در نظر گرفته می شود زیرا اگر با فرض اینکه 2 عدد BTS با
آنتن های هم جهت داشته باشیم و برای هر مشترک دوایری به مرکز BTS ها در
نظر بگیریم مجموعه نقاطی وجود دارند که قدرت سیگنال رسیده از دو BTS در
آنجا یکسان است و با ادامة این کار به 6 ضلعی منتظم می رسیم .
البته در
دیتای واقعی به علت وجود پستی و بلندی و موقعیت جغرافیایی مناطق و همچنین
وجود موانع طبیعی و مصنوعی فراوان ( کوهها و ساختمانها ) داشتن 6 ضلعی های
منتظم با ابعاد یکسان امکان پذیر نمی باشد . ماکزیمم شعاع سلولها 35
کیلومتر می باشد .
تعریف انواع سلول :
طرح و
راه حل های مختلفی برای پوشش رادیویی در محیط های داخلی و خروجی و کانالهای
خاص وجود دارد ؛ 2 نمونه از این طرح ها میکروسلها و مایکروسلها هستند .
ماکروسلها :
ماکروسلها
معمولاً در یک توان خروجی بالاتر از میکروسل ها کار می کنند و پوشش فرکانس
را برای هر دو ناحیة فضای آزاد و درون ساختمان فراهم می آورند . گروهی از
ماکروسل ها فراهم می آورند می تواند در تمام جهات و یا در یک جهت خاص باشد
در ماکروسل تمام جهتی انرژی رادیویی در همة جهت های افقی منتشر می شود .
دره کروسل تمام جهتی یک آنتنژسیگنال رادیویی را در همة جهات نسبت به افقی
منتشر می کند . این آنتن در ارتفاعی تقریباً بینی 15 تا 46 متر نصب می شود .
میکروسل ها :
معمولاً
در یک توان پایین تر از ماکروسل های کار می کنند و یک ناحة کوچک را مورد
پوشش خود قرار می دهند را بی ناحیه حدود 25 درصد از یک ماکروسل می باشد .
ظرفیت کانالهای یک میکروسل مرکز است از ماکروسل کمتر باشد اما ظرفیت کانال
سیستم به کاربران مختلف است . میکروسل ها برای افزایش ظرفیت نواحی با
ترافیک بالاتر به کار برده می شود میکروسلها هم خود انواع مختلفی دارند .
میکروسل بیرونی :
یک
میکروسل بیرونی معمولاً دارای یک آتش است که در زیر یک سقف امواج به وسیلة
ساختمانها و بناها محدود می شود ، شکل سلول از یک الگوی خیابانی پیروی می
کند . یک میکروسل بیرونی ، بخشی از بزرگراهها ، خیابانها و کوچه ها و چهار
راه ها تونلها و نواحی محدود به ساختمانهای مجاور را پوشش می دهد .
میکروسل درونی :
یک
میکروسل درونی که بعضی وقتها میکروسل نامیده می شود به منظور پوشش دادن
قسمتهای داخلی یک ساختمان مثل راهروهای طراحی می شود آنتن یک پیکول می
تواند روی دیوار با سقف قرار گیرد .
سلول چتری :
ماکروسلها
و میکروسلها با هم دیگر سلولی به نام سلول چتری به وجود می آورند یک سلول
چتری پوشش برای یک قسمت و یا تمام قسمتهایی که در توسط دیگر سلولها پوشش
داده می شود فراهم می آورد .
نمونه هایی از سلول چتری
همان طور
که بعدها مشاهده می کنیم هر سلول توسط یک BS پوشش رادیویی داده می شود .
هر سلول دارای یک شماره (CQI) می باشد . در هر سلول یک کانال رادیویی به
منظور انتقال اطلاعات سیگنالینگ بین شبکه ی موبایل و MS ای که در آن سلول
قرار دارد در نظر گرفته می شود . کانالهای سیگنالینگ از موبایل به BS بکار
می روند تا عملیات سیگنالهایی را که برای تازه سازی وضعیت مکانی و تنظیم
تماس و پاسخ گویی به پیغامهای تماسی واردة انجام می دهند . در مسیر برعکس
یعنی از BS به موبایل کانال سیگنالینگ اطلاعات مربوط به پارامترهای عملیاتی
( شناسه ی معرف مکان شناسه ی سلول و …. ) ، تنظیمات تماس ، paging و تازه
سازی اطلاعات را حمل می کند .
ناحیه
مکانی ( LA ) : به مجموعه ای از سلولها گفته می شود . سیستم موبایل با
استفاده از این تقسیم بندی نواحی می تواند مشترکینی را که در وضعیت فعال
هستند را جستجو نماید . هنگامی که یک تماس برای یک MS وجود داشته باشد یک
پیغام ( paging ) بین همه ی سلولهای یک LA منتشر می شود . در اصل یک LA
ناحیه ای است که یک مشترک بدون اینکه نیاز داشته باشد مکان خود را به شبکه
اطلاع دهد در آن حرکت می کند .
ناحیه ی
تحت پوشش ms : msc/vlr در یک دیتا بیس که رجیستر موقعیت محلی (VAL) نام
دارد ثبت می وشد . Msc و VLR همیشه در یک گره قرار می گیرند . بنابراین
ناحیه ی تحت پوشش آنها ناحیه ی msc/vlr نامیده می شود یک ناحیه ی msc از
تعدادی LA تشکیل شده است و در اصل ناحیه ی جغرافیایی تحت پوشش آن توسط یک
MSC پوشش داده می شود برای هدایت کردن یک تماس به یک مشترک موبایل این تماس
از مسیر MSC ای عبور داده می شود که در ناحیه ی msc/vlr ای است که مشترک
موبایل در آن قرار دارد .
ناحیه ی تحت سرویس شبکه ی موبایل عمومی :
این
ناحیه ، ناحیه ای جغرافیایی است که توسط یک اپراتور شبکه سرویس دهی می شود و
به عنوان ناحیه ای تعریف می شود که در آن یک اپراتور پوشش رادیویی را
ایجاد و امکان دستیابی به شبکه را ایجاد می کند .
ناحیه ی تحت سرویس Gsm :
به
مجموعه ناحیه های جغرافیایی گفته می شود که یک مشترک می تواند به شبکه
موبایل دسترسی داشته باشد . هر چقدر تعداد اپراتورهایی که بخواهند در یک
شبکه با یکدیگر کار کنند بیشتر باشد ناحیه گسترش پیدا می کند .
روشهای دست یابی چند گانه به سیگنال :
در هر
سیستم مخابراتی منابع محدود می باشد و نیز میزان تجیهزات و تعداد کانالهای
مورد استفاده نیز محدود است . از طرفی در یک لحظه از زمان چندین نفر
درخواست سرویس از شبکه را دارند . لذا به منظور استفاده بهینه سیستم باید
مدیریت دقیقی روی منابع داشته باشد . لذا از تکنولوژیها و واسطه هایی هوایی
استفاده شده که معروفترین آنها در زیر شرح داده شده است .
FDMA :
در این
روش طیف فرکانسی موجود به چندین قسمت یا باند فرکانسی تقسیم می شوند و برای
مکالمه به هر کاربر یکی از باندهای فرکانسی اختصاص داده می شود . و تا
هنگامیکه تماس تلفنی کاربر برقرار باشد این باند تنها به او اختصاص دارد .
مسئله مهم در این روش voice Activity می باشد یعنی کاربر تنها از 50 تا 40
درصد زمان برای مکالمه استفاده می کند و بقیه زمان برای تنفس تفکر ، ….
استفاده و عملاً کانال هدر می رود . مسئله دیگر این است که در یک ارتباط ،
یک باند فرکانسی به فرد و یک باند فرکانسی به طرف مقابل او اختصاص داده می
شود . و ارتباط بین این 2 از طریق 2 باند ( رفت و برگشت ) استفاده می شود .
اما در حین مکالمه تنها یکی از 2 طرف صحبت می کنند و طرف دیگر گوش می دهد .
پس یکی از باندها به طور بی فایده اشغال می شود .
پس در FCMA از سیستم به طور ناکارآمد استفاده می شود . در سیستم های آنالوگ مثل Apms از این روش استفاده می شد .
TDMA :
در TDMA
کل باند فرکانسی در هر لحظه ای از زمان به یک کاربر اختصاص داده می شود .
در قطاع های زمانی حدود 30 ـ 40 میلی ثانیه ای کاربر حق استفاده از باند
فرکانسی را داراست .
در
آمریکا کانال 30 کیلو هرتزی به سه قطاع زمانی تقسیم شد . لذا پهنای باند
موثر هر کاربر 10 KHZ می باشد . مشکل اینجاست که با کم شدن پهنای باند
حساسیت نویز افزایش می یابند . و صورت ناواضح می گردد . اما در سیستم GSM
از کانالهای 200 KHZ استفاده و آن را به 8 قطاع زمانی تقسیم می کنند .
CDMA :
در این
روش هر کاربر از یک نوع کد دیجیتال خاص خود ، برای برقراری ارتباط استفاده
می کند . در این تکنولوژی یک کانال 1.25 کیلو هرتزی استفاده می شود . مشکل
این روش این است که ظرفیت آن توسط میزان تداخل محدود می شود . و برخلاف
FDMA و TDMA به خاطر پهنای باند محدودیت دارد برای رفع این مشکل از آنتن
های سکتور بندی شده که موجب کاهش تداخل می شوند استفاده و ظرفیت را افزایش
می دهند .
وظایف آن شامل :
مدیریت شبکه رادیویی :
نتایج
آماری مختلف توسط BSC جمع شده و با توجه به آنها در صورت لزوم مشخصات سیستم
رادیویی تغییر کرده و یا مقداری از بار ترافیکی یک سلول به سلول دیگر
منتقل می شود .
مدیریت ایستگاههای گیرنده ـ فرستنده :
در آغاز
عملیات BSC نمودار مشخصات فرستنده ـ گیرنده ها و فرکانس های مربوط به هر
سلول را تعیین می کند . در نتیجه کانال های منطقی قابل تخصیص به واحدهای
بسیار مشخص می شوند .
مدیریت شبکه انتقال :
تبدیل کانالهای ترافیکی 13 kb/s به 64 kb/s توسط واحدی به نام TC که در BSC است انجام می شود .
در
ابتدای مکالمه BSC با توجه به دریچه های زمانی SALT خالی ، کانالهای فیزیکی
قابل تخصیص به واحد بسیار ( MS ) را مشخص می کند در طول مکالمه MS قدرت
سیگنالهای دریافتی در BTS خود و BTS های مجاور را اندازه گیری کرده و
نتایج را به BTS می فرستد . BTS این نتایج را به همراه قدرت سیگنال دریافتی
از MS و TA (timing asvance) به BTS ارسال می کند و BTS با توجه به این
اطلاعات عملیات Handover ( به توضیح آن خواهیم پرداخت ) و با کاهش قدرت
خروجی MS یا BTS را انجام می دهد .
مرکز سویچینگ سرویسهای موبایل : ( MSC) :
مرکز MSC
وظیفه همه عملیات سویچینگ دیجیتال مربوط به پردازش یک تماس را بر عهده
دارد . MSC از یک سمت یک واسط با BS و از سمت دیگر واسطی برای بقیه شبکه
های خارجی دارا می باشد . هر BS با یک MSC مرتبط می باشد . MSC برای GSM
مانند سویچ ISDN محلی می باشد که داری توانایی های اضافی مانند تعیین
موقعیت فعلی و انتقال کنترل از یک سلول به سلول دیگر می باشد . همچنین تماس
از یا به سیستم های تلفنی دیگر را کنترل می کند .عملیات MSC در کل شامل
قسمتهای زیر می باشد .
- ثبت کردن تمام ، نظارت و آزاد سازی کانال
- جمع آوری دیتاها و انتقال دیجیتال
- هدایت یک تماس در مسیر
- جمع آوری اطلاعات مربوط به هزینه ها
- مدیریت
حرکتی که شامل ثبت موقعیتها ؛ locatioin updating ( بعداً توضیح داده می
شود ) و انتقال کنترل از یک سلول به سلول دیگر می باشد .
- paging و اعلام خطر
- مدیریت منابع رادیویی در طی یک تماس
- حذف اکو
- مجموعه اتصالات به BSS و دیگر MSC هاو PSTN / ISDN
- بازیابی رجیستر های مناسب
Gateway :
یک گیت
وی گره ای است که از طریق آن ارتباط بین 2 شبکه برقرار می شود . اگر فردی
در یک شبکه ثابت ( PSTN ) بخواهد با یک مشترک موبایل ارتباط برقرار کند
ابتدا ارتباطش با یک گیت وی برقرار می شود . عملیات گیت وی اکثرا در یک MSC
خاص که به آن GMSC گفته می شود برقرار می گردد . همه MSC ها می توانند در
شبکه به عنوان یک gateway عمل کنند ، GMSC نیازی به جابجایی داده های
مشترکین ندارد . اما باید قدرت جابجایی استانداردهای سیگنالینگ جهت برقراری
ارتباط با دیگر شبکه ها را داشته باشد .
ثبت کننده موقعیت اصلی ( HLR ) :
HLR یک دیتا بیس مرکزی برای نگهداری اطلاعات مشترکین در یک ناحیه سرویس داده شده پهناور می باشد .
HLR از
روش سیگنالینگ برای تشخیص موقعیت مکانی مشترکی که تماسی برقرار کرده است .
استفاده می کند و در آن شماره شناسایی و آدرسهای مختلف و پارامترهای صدور
مجوز در آن ذخیره شده است . این اطلاعات هنگامی که یک مشترک به سیستم شبکه
افزوده می شود وارد HLR می شود . HLR همیشه از مکان همه ی موبایلها مطلع
است چه مشترکینی که در شبکه ی درون کشور در حال حرکت هستند و چه مشترکینی
که خارج از کشور هستند .
پارامترهای زیر در HLR ذخیره می شود .
- شماره بین المللی مشترک موبایل ( IMSI ) :
فصل سوم
ـ مقدمه :
توضیح
جغرافیایی واحدهای موبایل ، رفتار ترافیکی مشترکین و کیفیت مورد نیاز و
پوشش جغرافیایی سرویس مورد نظر ، پارامترهای اولیه مورد استفاده در طراحی
سل
( ( cell planning هستند . این رویداها اساس تهیه یک طرح غیر واقعی ( Nominal ) می باشند .
تمام
طراحی سل ، ابتدا بر اساس یک طرح غیر واقعی بنا نهاده می شود . یعنی یک مدل
تئوریکی که بر اساس طرح هندسی ساختار شبکه ایستگاههای گیرنده فرستنده BTS
مورد نظر تهیه می شود . این طرح ابزار اولیه خوبی برای پروسه طراحی است .
شکل سلها
در چنین طرحهای غیر واقعی بستگی به نوع آنتن و توان خروجی استفاده شده
بوسیله هر یک از ایستگاههای BTS دارد . عمدتا دو نوع آنتن مورد استفاده
قرار می گیرد . آنتهای Omni ( هم جهته ) که در تمام جهات بصورت یکسان ارسال
می کند و آنتن های جهت دارد Direcyional که توان تشعشعی خود را به طرف جهت
خاصی متمرکز می کند .
اگر ما
دو BTS با آنتهای Omni داشته باشیم و بخواهیم که مرز بین ناحیه تحت پوشش هر
یک از BTS ها مجموعه نقاطی باشد که در آنها توان سیگنال دریافتی از هر BTS
یکسان باشد در این صورت یک خط مستقیم بدست می آوریم اگر ما همین روند را
با برقرار کردن 6 تا BTS در اطراف یک BTS مرجع تکرار کنیم ، ناحیه تحت
پوشش بدست آمده یعنی سل شکل شش ضلعی خواهد داشت .
شش ضلعی
یک نوع سمبل برای نشان دادن یک سل در یک شبکه رادیویی است . با این وجود
برای طراحی در دنیای واقعی ، بایستی این حقیقت را در نظر گرفت که انتشار
رادیویی بستگی خیلی زیادی به ناحیه و ناهموارهای سطح زمین دارد و شش ضلعی
ها مدلهای فوق العاده ساده شده ای از لاگوهای پوشش رادیویی هستند .
هنوز طرح هندسی غیر واقعی مبتنی بر شش ضلعی ها یا دیگر الگوهای هندسی ، یک بینش اولیه خوب در طراحی یک سیستم به ما می دهد .
روند کار طراحی سل :
مهندسی
شبکه سلولی در برگیرنده کلیه کارهای طراحی یک سیستم رادیویی سلولی است این
کارها شامل مواد زیرند که در خلال فاز اول طراحی باید مورد توجه گیرند .
1 ) هزینه ( COST ) : هر طرح و پروژه ای باید برآورد هزینه شود و اقتصادی بودن آن ثابت گردد تا قابل اجرا شود .
2 ) ظرفیت ( CAPACITY ) : بر اساس تراکم جمعیت ، میزان تقاضا و منطقه تعیین می شود .
3 ) پوشش ( Coverage ) : مساحت منطقه زیر پوشش و نقاط قابل پوشش
4 ) درجه
سرویس ( GOS ) : ( Grade of service ) بیان کننده تراکم ترافیکی است و
اینکه سیستم مجاز است چند درصد از مشترکین متقاضی تماس را بلوکه کند .
5 ) کیفیت صبحت (Speed of Quality ) : با چه کیفیتی سیستم اجرا شود .
6 )
قابلیت توسعه سیستم ( system growth capability ) : آینده نگری در مورد
آینده پروژه و طرح توسعه آن در طرح اولیه باید مورد نظر باشد .
از
فاکتورهای دیگر در مهندسی شبکه سلولار میزان تقاضا و اینکه چقدر مشترک در
فاز اول و چقدر در فازهای بعدی وارد سیستم خواهند شد و چه مقدار ترافیک
تلفنی را ایجاد خواهند کرد . میزان ترافیک تلفنی بستگی به رفتار مشترکین
دارد . توزیع جغرافیایی متقاضیان می تواند با استفاده از اطلاعات آماری زیر
بدست آید :
پراکندگی جمعیت
1 ) پراکندگی و توزیع ماشینها
2 ) توزیع سطح درآمد
3 ) اطلاعات مربوط به زمین مورد استفاده
4 ) آمار تلفن های مورد استفاده
5 ) هزینه اشتراک ، هزینه تماس و قیمت موبایلها
زمانی که
اولین سیمای طرح پروژه ریخته می شود باید الگوی استفاده مجدد از فرکانس
یعنی اختصاص فرکانس و تخصیص کانالهای منطقی مشخص شود . در مورد این الگو ها
بعدا بصورت مشروح تر صحبت خواهد شد . بعد از این مرحله بایستی یک طرح
غیرواقعی آماده شود . این طرح بر اساس محاسبات اولیه و پراکندگی متقاضیان
در آینده مورد توجه قرار می گیرد .
اکنون
پیشگوییهایی مربوط به پوشش رادیویی ، مطابق با اطلاعات پیشنهادی درباره
ایستگاههای ( مختصات ، ارتفاع ، آنتن و غیره ) و محدودیتهای ایجاد شده در
اثر مسئله پاشندگی زمانی ( Time Dispertion ) صورت می گیرد . برای این منو
از یک نقشه دیجیتایز شده استفاده می شود . سپس از این پیش بینی ها قدرت
سیگنال بعلاوه فاکتورهای C/R , C/A , C/I می تواند مورد مطالعه و بررسی
قرار گیرد .
بعد از انتخاب سایت های اولیه برای تعیین مناسب بودن یا نبودن سایت ، هر سایت بایستی از نقطه نظرات زیر مورد بازدید قرار گیرد .
1 ) موقعیت سایت نسبت به شبکه غیر واقعی ( Nominal )
2 ) فضا برای آنتن ها و تجهیزات رادیویی
3 ) انتشار مناسب رادیویی ( نزدیکی به موانع و غیره )
4 ) محیط رادیویی موجود دیگر
قدم بعدی
طراحی یک شبکه انتقال مناسب برای ایستگاههاست این شبکه اغلب توسط یک
کمپانی تلفنی و با استفاده از خطوط اجاره ای پیاده می شود اما می تواند
همچنین با استفاده از یک محیط انتقال مستقل نیز اجرا گردد . در یک سیستم
GSM مرز بین سلها بعلاوه فاکتورهای دیگر ممکن است توسط پارامترهای مختلف
که بوسیله اپراتور ( خود سیستم ) تنظیم می شود کنترل گردند . بنابراین
تنظیم و ست کردن این پارامترها برای کار طراحی سل از اهمیت خاصی برخوردار
است . اندازه گیری های رادیویی شامل نصب فرستنده های آزمایشی قابل حمل ، در
محل سایت های پیشنهادی و استفاده از وسیله نقیله ویژه مجهزی برای اندازه
گیری قدرت سیگنال در نواحی مورد نظر ، می باشد .
این اندازه گیریها را باید روی چندین کانال ( فرکانس کاربر ) انجام داد و برای هر کانال نمونه ها با یک سرعت قابل تنظیم گرفته شود .
مدلهای دیگر انتشار :
در شرایط
انتشار معولی شاخص شیکت اتمسفر که در آن پرتوهای رادیویی در نزدیکی زمینی
آرامتر از ارتفاعهای بیشتر حرکت می کند کاهش می یابد این تغییر سرعت با
ارتفاع منجر به خمیدگی پرتوهای رادیویی می گردد . خمیدگی یکنواخت ممکن است
با انتشار خط مستقیم بیان شود . اما با تغییر شعاع زمین انحنای نسبی بین
پرتو و زمان بدون تغییر باقی می ماند . شعاع جدید زمین به عنوان شعاع موثر
شناخته می شود و نسبت شعات موثر زمین به شعاع واقعی آن معمولا با حرف K
نشان داده می شود .
مقدار
میانگین k در آب و هوای معدل حدود 1.33 است با این وجود مقادیر حدود .5 تا
.6 گاهاً در آزمایشگاههای واقعی اتقاق می افتد . در نواحی ساحلی حرکت سریع
توده های هوا و تغییرات شدید دما و شرایط رطوبتی می تواند سبب شکست
سیگنالهای رادیویی تا فواصل اساساً بزرگ تر از آنچه که در زمینهای معمولی
انتظار می رود گردد . به عنوان یک نتیجه انتشار سیگنال رادیویی موبایل در
خلیج ها . دریاچه ها و سایر مناطق آبی وسیع معمولا توانی نزدیک به هنگام
عبور از فضای آزاد دارند . این مسایل طراحی سیستم و برنامه ریزی فرکانسی را
در مناطق ساحلی پیچیده می کنند . بعضی اوقات پدیده شکست می تواند پرتوی را
بین لایه های بالاتر جو و سطح زمین محبوس کند . سیگنال می تواد در طول
بازتابشهای بسیار زیاد بین زمین و سطح بازتابنده دچار جهت شود و برای صدها
مایل و حتی بیشتر پوشش فراهم کند . در فرکانس های سلولی این پدیده بیشتر در
شرایط آب و هوایی غیر طبیعی شامل عبور جبهه های بزرگ و توده های پر فشار ،
رخ می دهد .
انتشار در محیطهای واقعی :
مسیرهای
واقعی انتشار تقریبا هیچ وقت بسادگی حالت های بیان شده در این مبحث نیستند .
انتشار همیشه از بیش از یک حالت تاثیر می پذیرد و هر مسیر ، جغرافیایی خاص
خودش را با اشیای بازتابنده و جاذب بیشتر از آنچه که بتواند مدل شود و
بررسی ریاضی گردد . شامل می شود . بنابراین هنگام پیش بینی انتشار در
مسیرهای جدید به سمتی سوق داده می شویم که از تکنیکهای موجود بهترین
استفاده را بکنیم . این روشها عبارتند از :
عنوان شعاع موثر شناخته می شود و نسبت شعاع موثر زمین به شعاع واقعی آن معمولا با حرف K نشان داده می شود .
مقدار
میانگین K در آب و هوای معتدل حدود 1.33 است با این وجود مقادیر حدود .5 تا
.6 گاهاً در آزمایشگاههای واقعی اتفاق می افتد . در نواحی ساحلی حرکت سریع
تودهای هوا و تغییرات شدید دما و شرایط رطوبتی می تواند سبب شکست
سیگنالهای رادیویی تا وصل اساساً بزرگ تر از آنچه که در زمینهای معمولی
انتظار می رود گردد . به عنوان یک نتیجه انتشار سیگنال رادیویی موبایل در
خلیج ها ، دریاچه ها و سایر منطق آبی وسیع معمولا توانی نزدیک به هنگام
عبور از فضای آزاد دارند . این مسایل طراحی سیستم و برنامه ریزی فرکانسی را
در مناطق ساحلی پیچیده می کنید . بعضی اوقات پدیده شکست می تواند پرتوی را
بین لایه های بالاتر جو و سطح زمین محبوس کند . سیگنال می تواند در طول
بازتابشهای بسیار زیاد بین زمین و سطح بازتابنده دچار جهش شود و برای صدها
مایل وحتی بیشتر پوشش فراهم کند . در فرکانس های سلولی این پدیده بیشتر در
شرایط آب و هوایی غیر طبیعی شامل عبور جبه های بزرگ و توده های پر فشار ،
رخ می دهد .
PDCH) :
GPRS ،
می تواند بر اساس نوع جدیدی از کانال رادیویی لاجیکی ، برای داده بسته ای،
بهینه شود . این کانال رادیویی لاجیکی ، PDCH نام دارد . بهینه سازی هر
کانال PDCH ، بنا به محدودیت های اجرایی که در GSM معین می شود ، انطباق
سازی بین GSM و GPRS را بر روی لینک رادیویی ، ممکن می سازد .
هماهنگ
کردن GPRS با رفتارهای متفاوت آن در سیستم GSM موجود ، بدون نزول کارایی
مکالمه آن بسیار وظیفه دشواری است . بعلاوه ، صدا ( یا دیتای circuit –
switched ) و سرویسهای دیتای بسته ای در مورد منابع طیفی یکسان ، در حال
رقابت می باشند .
واسط air
برای بدست آوردن یک فرانمای بهتر ، باید متحمل امتحان بشود تا اینکه ظرفیت
بالای ممکن و بدون متاثر کردن دیگر سرویسها در GSM بدست آورد .
پیشنهادات بسیاری برای اینکه چگونه PDCH پیاده سازی شود ، وجود دارد .
مثلا
سلولی که GPRS را حمایت می کند می تواند به یک یا بیشتر از یک PDCH که از
مخزن مشترک کانالهای فیزیکی قابل دسترس برای سلول بدست آورده شده است ،
اختصاص داده شود و در غیر اینصورت ، برای کانالهای ترافیک TCH مورد استفاده
قرار می گیرد .
نیاز
برای استفاده بهینه از منابع طیفی رادیویی کمیاب ، آمیزه ای از کانال TCH و
کانال PDCH که به صورت دینامیکی قابل تعویض شدن می باشند را ضروری ساخته
است .
نواحی مسیر یابی ( Rorting areas )
نواحی
تعیین محل ( Location area) در GPRS ، مورد استفاده قرار نمی گیرد . ناحیه
جدیدی تعریف شده است که به ناحیه مسیریابی موسوم است . این ناحیه شامل یک
یا تعدادی از سلولها می باشد اندازه این ناحه به صورت عادی از این ناحیه
تعیین محل ، کوچکتر است . ناحیه مسیریابی برای موبایلهای داده بسته ای به
روز درآورده می شود ) مورد استفاده قرار می گیرد تا کمترین تاثیر را بر روی
شبکه بگذارد .
Home GSN ( HGSN )
تمامی
ترافیک بسته ها از HGSN می گذرد . HGSN به حدود آدرسهای پروتکل داده بسته
ای وابسته است . در نتیجه ، هر آدرس دارای یک نقطه ثابت در شبکه GPRS می
باشد . SGSN ها فقط دارای اتصالی مستقیم با یک HGSN که خود دارای اتصالی با
بسیاری GGSN است می باشند .
پکت های سر چشمه از موبایل
موبایل ،
بسته IP را توسط درخواستی بدست می آورد . سپس در خواستی مبنی بر ذخیره
کانالی را می نماید . سیستم بوسیله ذخیره timeslot ها پاسخ می دهد . دینا
در timeslot های ذخیره شده ، انتقال می یابد و اگر مقدار قابل توجهی دیتا
به صورت صحیح دریافت شود به اعلام وصول مثبتی از BTS منتج می شود دیتا
بواسطه پروتکل لینک air دی کپسوله شده و به SGSN بسته را در پروتکل ارسال
کپسوله کرده و آن را به GGSN می فرستد . بسته در آنجا دی کپسوله شده ، آدرس
و پروتکل ، بررسی می شـود . سپس بسته می تواند از طریق PSPDN و مسیریاب به
گیرنده LAN فرستاده شود .
فهرست
فصل اول : ۱
نظریة سلولی ۱
تعریف انواع سلول : ۲
ماکروسلها : ۲
میکروسل ها : ۳
میکروسل بیرونی : ۳
میکروسل درونی : ۴
سلول چتری : ۴
نمونه هایی از سلول چتری ۴
ناحیه ی تحت سرویس شبکه ی موبایل عمومی : ۵
ناحیه ی تحت سرویس Gsm : ۶
روشهای دست یابی چند گانه به سیگنال : ۶
FDMA : ۶
TDMA : ۷
CDMA : ۷
فصل دوم : ۹
سیستم GSM ۹
مقدمه : ۹
تجزیه و تحلیل معماری GSM : ۱۰
الف : ترمینال دستی : ۱۱
ب ـ ترمینال قابل حمل : ۱۱
ج ـ ترمینال قابل نصب روی خودرو : ۱۱
سیستم ایستگاه پایه : base station ۱۴
الف : BTS : ۱۴
انجام امور مشترکین : ۱۴
ساختار یک BTS : ۱۵
الف : TRI ( مدار واسط فرستنده ـ گیرنده ی رادیویی ) ۱۶
ب ـ TRX : ۱۶
پ ـ BSC : کنترل کننده ایستگاه پایه : ۱۷
وظایف آن شامل : ۱۷
مدیریت شبکه رادیویی : ۱۷
مدیریت ایستگاههای گیرنده ـ فرستنده : ۱۸
مدیریت شبکه انتقال : ۱۸
مرکز سویچینگ سرویسهای موبایل : ( MSC) : ۱۸
Gateway : ۱۹
ثبت کننده موقعیت اصلی ( HLR ) : ۲۰
ثبت کننده موقعیت محلی ( VLR ) : ۲۲
TMSI : ۲۴
مرکز عملیاتی و نگهداری ( OMC ) : ۲۴
مرکز صدور مجوز ( تشخیص هویت ) (AUC ) : ۲۵
رجیستر شناسه تجهیزات ( EIR ) : ۲۵
امکانات نرم افزاری OSS : ۲۷
الف : مدیریت ساختاری : ۲۷
ب ـ مدیریت خطا : ۲۷
ج ـ مدیریت اجرایی : ۲۸
باندهای فرکانسی در GSM : ۲۸
کانال رادیویی : ۲۸
Duplex Distance : ۲۹
جداسازی کانال : ۲۹
مدولاسیون انتقال : ۲۹
مراحل برقراری ارتباط در GSM : ۳۰
ارتباط MS ۳۰
طریقه تماس با یک MS : ۳۱
Handover : ۳۲
سلسله مراتب ایجاد یک تماس در شبکه GSM : ۳۲
۱ ـ سخت ۳۸
۲ ـ به هم پیوسته : ۳۹
۳ ـ نرم : ۳۹
الف : INTRA – BSS : ۴۰
ب ـ inter – bss : ۴۱
ج ـ inter – msc : ۴۱
امنیت در شبکه GSM : ۴۱
فصل سوم ۴۵
ـ مقدمه : ۴۵
روند کار طراحی سل : ۴۶
پراکندگی جمعیت ۴۷
محاسبه ظرفیت ترافیکی در هر سل : ۴۹
حداکثر تعداد مکالمات ممکن در ساعت ۵۰
جدول ارلانگ ۵۱
واگذاری فرکانس و کانالهای منطقی : ۵۱
نسبت کاربر به تداخل هم کانال و کانال مجاور : C/I , C/A ۵۱
نسبت کاریز به تداخل هم کانال : Carrier To Interference Ratio C/I ۵۲
نسبت کاریر به تداخل کانال مجاور : Carrier To Adgacent Ratio ۵۲
الگوی استفاده مجدد از فرکانس : Freqrency Re – use Pattern ۵۲
فصل چهارم : ۵۶
ارتباط بی سیم ۵۶
انتقال سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال : ۵۶
۱ ـ نرمال NB) ) ۵۸
۲ ـ تصحیح فرکانسی : ۵۹
۳ ـ هم زمانی : ۵۹
۴ ـ کانال دسترسی : ۶۰
۵ ـ ساختگی : ۶۱
کانال در GSM : ۶۱
الف : کانال تصحیح کننده فرکانس ( FCCH) : ۶۲
ب ـ کانال هم زمان کننده (۵CH) : ۶۲
کانال مشترک cccH : ۶۲
الف ـ کانال فراخوانی PCH : ۶۳
ب ـ کانال دسترسی تصادفی : ۶۳
ج ـ کانال اجازه دسترسی ( Agch ) : ۶۳
کانال کنترل اختصاصی : ( DCCH) ۶۳
الف : کانال اختصاصی مستقل ( SDCCH) : ۶۴
ب ـ کانال اختصاصی وابسته کند ( SSCCH ) : ۶۴
ج ـ کانال اختصاصی تصحیح فرکانسی ( FACCH) : ۶۴
مشکلات انتقال : ۶۵
عناصر اصلی مسیر رادیویی : ۶۵
عناصر و پارامترهای مسیر رادیویی : ۶۶
مدلهای اصلی انتشار سیار : ۶۷
انتشار در فضای آزاد : ۶۷
باز تابش با حذف جزئی : ۶۸
مدلهای دیگر انتشار : ۶۸
انتشار در محیطهای واقعی : ۶۹
انتشار در محیطهای واقعی : ۷۱
مشکلات انتقال : ۷۲
از دست رفتن مسیر : ۷۲
Fading : ۷۲
۱ ـ از نوع طولانی و طبیعی : ۷۳
۲ ـ از نوع چند مسیره : ۷۳
تاخیر زمانی : ۷۴
هم ترازی زمانی : ۷۴
طرح هایی برای حل مشکلات انتقال : ۷۵
WAVE CODER ( کد کننده موج ): ۷۶
vocoder : ۷۷
کدینگ کانال : ۷۸
سطح دوم INTERLEAVING : ۸۰
فصل پنجم ۸۲
۲ ـ ۱ ـ نیازهای عمدهدر زمان استاندارد شدن GPRS عبارتند از : ۸۳
معماری GPRS : ۸۴
مدهای ایستگاه موبایل ۸۵
packet data channel ( PDCH) : ۸۷
نواحی مسیر یابی ( Rorting areas ) ۸۸
Home GSN ( HGSN ) ۸۸
پکت های سر چشمه از موبایل ۸۹
سرویسها ۸۹
پروتکلهای GPRS ۹۰
ساختار NS – PDU ۹۲
ساختار BSSP – PDU ۹۳
معماری پروتکل های GPRS ۹۵
جزئیات کدینگ های مختلف بلوکهای رادیویی ۹۹
مخابره دیتا در شبکه GPRS ۹۹
مسیر یابی Mobile Originated Data ۱۰۳
مسیرم دهی MOBILE terminated data به شبکه GPRS خانگی ۱۰۴
مسیر یابی Mobile terminated data به شبکه ملاقات کننده GPRS ۱۰۵
نتیجه گیری : ۱۰۶
