mobile communication

Mobile ً‫مقدمة ف‬ Communication System ALi.A.Olimat –ali_olimat

1/6/2013

mobile communication system

yahoo.com

1

‫‪History‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪2‬‬

‫منذ بدء الالتصاالت الرادٌوٌة كان هدف المهندسٌن هو توفٌر‬ ‫خدمة هاتفٌة لكل شخص على حدة وبرقم خاص به ‪.‬‬ ‫وهذه الخدمة تتصل بمراكز تنظٌم ثابتة ٌتم ربطها بمقاسم‬ ‫الهواتف الثابتة داخل الدولة وبالتالً بشبكة الهواتف العالمٌة‪.‬‬ ‫قبل عقد السبعٌنٌات لم ٌكن الهاتف الخلوي ممكن لسببٌن ‪:‬‬ ‫عدم اتاحة جزء من ‪ٌ Band Width‬سمح بتعٌٌن‬ ‫‪ freq.‬معٌنة لكل مشترك ‪.‬‬ ‫تكنولوجٌا ‪ IC‬لم تظهر بعد ولذا اجهزة االستقبال ثقٌلة‬ ‫وباهظة التكالٌف‪.‬‬ ‫‪mobile communication system‬‬

‫‪1/6/2013‬‬

Radio frequency band ‫الحظ الـ‬

1/6/2013


3

‫ ٌشرح هنا‬ radio freq. ‫الـ‬ band ‫بالتفصٌل مع‬ ‫االختصار واالسم‬

1/6/2013


4

‫‪ ‬منذ بداٌة السبعٌنات وبتطور تكنولوجٌا الدوائر المتكاملة‬ ‫امكن انتاج اجهزة صغٌرة وخفٌفة باالضافة الى تدنً تكلفتها‪.‬‬ ‫‪ ‬واستخدمت شركات االتصاالت طرق عدة الستخدام‬ ‫‪ Band Width‬على افضل وجه منها‪FDMA:‬‬ ‫وهً ‪Frequency Division Multiple Access‬‬ ‫ومعنى ‪ Multiple Access‬تعدد الوصولٌة اي بالرغم من‬ ‫تواجد عدد كبٌر من المشتركٌن اال ان عدد قلٌل منهم ٌتكلم‬ ‫فً نفس اللحظة‪.‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪mobile communication system‬‬

‫‪1/6/2013‬‬

‫‪ ‬هذا ٌعنً ان فً ‪ FDMA‬ال ٌنشغل النظام بكل المشتركٌن‬ ‫وانما ٌنشغل فقط عندما ٌطلب المشترك مكالمة عندئذ ٌعمل‬ ‫نظام ‪ FDMA‬على البحث عن ‪ Channel‬غٌر مستخدمة‬ ‫لٌمنحها له وهذا البحث ٌتم عن طرٌق ‪Microprocessor‬‬ ‫ٌستخدم ‪ Protocol‬رٌاضً معٌن لتظٌم هذه العملٌة‪.‬‬ ‫‪ ‬وعندما تكون ‪ Channel‬معٌنة تحت االستخدام ‪,‬اي‬ ‫ٌستخدمها احد المشتركٌن فأنها تصبح غٌرمتاحة الي مشترك‬ ‫اخر ‪back.‬‬ ‫‪6‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

‫‪Concept of Frequency Reuse‬‬ ‫مفهوم اعادة استخدام التردد‬ ‫‪ ‬تمكن مهندسً االتصاالت فً ذالك الوقت من تطوٌر هذا‬ ‫النظام وذالك بأشراك عدد من المشتركٌن فً ‪channel‬‬ ‫واحدة فً نفس الوقت باستخدام عدد من ‪ Base station‬بدل‬ ‫من ‪ B.S‬واحدة مع تصغٌر مساحة التغطٌة لكل ‪ B.S‬الى‬ ‫مساحة جغرافٌة ٌطلق علٌها ‪. Cell‬‬ ‫‪ ‬وبذالك ٌمكن اعادة استخدام ‪ B.W‬للخلٌة على‪channels‬‬ ‫أخرى فً خلٌة مجاورة‪.‬‬

‫‪7‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

‫‪Wireless Network‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪.1‬‬

‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪8‬‬

‫كانت البداٌات مع انظمة الهاتف الالسلكً البائد سٌئة للغاٌة‬ ‫وٌمكن اجمال عٌوبها فً ثالث نقاط‪:‬‬ ‫محدودٌة منطقة التغطٌة وتم حلها باستخدام طرٌقة ‪hand‬‬ ‫‪ over‬فً االنظمة الحدٌثة ‪.‬‬ ‫تدنً مستوى االداء (‪ ) Blocking Probability‬فً‬ ‫ساعات الذروة وتم حلها بتقلٌل مساحة الـ ‪ Cell‬الواحدة‪.‬‬ ‫عدم استخدام ‪ B.W‬بكفاءة(للتوضٌح ‪) back‬‬ ‫‪mobile communication system‬‬

‫‪1/6/2013‬‬

‫االنظمة الحدٌثة للالتصاالت الخلوٌة‬

ً : ‫بداٌة الى‬ ‫تقسم هذه النظم‬



AMPS ‫ ومن االمثلة علٌه نظام‬Analog System  .) Advance Mobile Phone System( ً‫االمرٌك‬ GSM ‫ ومن االمثلة علٌه نظام‬Digital System  ً‫االوروب‬ ) Group Special Mobile(

1/6/2013


9

‫‪System Performance Quality‬‬ ‫‪ٌ ‬مكن وصف فعالٌة اداء نظام الهاتف الخلوي بواسطة ثالثة‬ ‫عوامل‪:‬‬ ‫‪ Voice Quality ‬جودة الصوت‬ ‫‪5‬‬ ‫وهذا التقٌٌم ٌتم من خالل المشتركٌن‪4 .‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ Service Quality ‬وتوصف‬ ‫‪1‬‬ ‫بثالثة عناصر‪:‬‬ ‫‪Fastlink 2004‬‬ ‫‪ Coverage ‬التغطٌة‬ ‫وٌقصد بها تغطٌة اكبر مساحة ممكنة وتكون ‪ 90%‬فً المناطق‬ ‫المستوٌة و ‪ 75%‬فً المناطق الوعرة‪.‬‬ ‫‪10‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

‫‪80‬‬ ‫‪70‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪50‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪0‬‬

‫‪ Blocking Probability ‬او نوعٌة الخدمة وتقاس‬ ‫بأحتمال انقطاع المكالمة وهو فً االنظمة الجٌدة ‪0.02%‬‬ ‫خالل ساعات الذروة‪.‬وٌمكن عالجها بزٌادة عدد ‪Channel‬‬ ‫والتخطٌط الدقٌق عند تصمٌم النظام‪.‬‬ ‫‪Call Dropping Rate ‬‬ ‫اذا كان متوسط عدد المكالمات التً تجري خالل ساعة زمنٌة‬ ‫واحدة هو ‪ M‬واحتمال ان تقطع ‪ L‬من المكالمات فٌكون‬ ‫‪CDR=M/L‬‬ ‫‪11‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

 Extra services Mobile communication system ‫ٌمكن ان ٌؤدي‬ :‫خدمات اضافٌة مثل‬ Follow me Voice store Appear caller number . ‫ وستشرح فٌما بعد بالتفصٌل‬Voice mail 1/6/2013


12

GSM ً‫النظام الرقمً للهاتف الخلوي االوروب‬

2

‫ مدى االرسال من محطة‬Down link ‫االرسال الثابتة‬ Mobile ‫ من‬Up link

3

‫اقصى قدرة ارسال‬

3-20 W

4

B.W for one channel

200KHz

5

Modulation type

6

In One Frame ‫عدد المشتركٌن‬

7

Call coding

8

# of Duplex Channel

1

1/6/2013


935-960 MHz 890-915 MHz

TDMA

8/Frame 13K bits\sec 125 13

Group special mobile GSM Base station subsystem

Network subsystem

Operation and management center

BSS

NSS

OMC

‫ من نظامٌن فرعٌٌن باالضافة لمركز العملٌات‬GSM ‫ٌتكون نظام‬ slide ‫واالدارة انظر الشكل فً اخر‬ BSS NSS OMC

   

slide ‫تستطٌع الرجوع الى الصفحة التً كنت فٌها بحفظ رقم الـ‬ 1/6/2013


14

BSS Base station subsystem ‫ هذا النظام ٌتكون من‬ ‫ وهً عبارة عن‬BTS (base transceiver system)  ‫اجهزة استقبال وارسال‬ (Base system controller) BSC ‫ وحدة التحكم‬ *‫وٌتصل هذا النظام بمركزخدمة التحوٌل‬ MSSC (Mobile Service Switching Center) -16 kb/s‫ رقمٌا ً بٌنهما وبمعدل‬speech signal ‫حٌث تنقل‬ figure 64 1/6/2013


‫* ترجمة‬

15

‫‪ ‬وٌقوم ‪ MSSC‬بالتحكم فً عدد من النظم الفرعٌة ‪BSS‬‬ ‫وعمل التحوٌالت بٌنها وتحوٌل المكالمات منها الى شبكة‬ ‫الهواتف العامة ‪PSTN‬‬ ‫(‪) Public Switched Telephone Network‬‬ ‫بٌنما البٌانات الرقمٌة ٌقوم بتحوٌلها الى شبكة ‪ISDN‬‬ ‫) ‪.) Integrated Service Digital Network‬‬ ‫‪figure‬‬ ‫‪16‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

MSSC Mobile Service Switching Center ‫ ) بعدد من‬MSSC( * ‫ ٌتصل مركز خدمة الوحدات المتنقلة‬ :ً‫ وه‬Registers ‫ ) وٌقوم بتخزٌن‬Visitor Location Register( VLR  . ً ‫ حالٌا‬Cell ‫ ٌزور‬Mobile ‫المعلومات الخاصة باي‬ ‫ ) وٌقوم بتخزٌن‬Home Location Register( HLR  .‫المعلومات الخاصة باالمشتركٌن المحلٌٌن‬ ‫ ) وٌقوم‬Equipment Identification Register( EIR  ‫ حسب الشركة‬Physical Number of equipment ‫بكشف‬ figure .‫المصنعة وبذالك ٌمنع استخدام الالجهزة المسروقة‬ 1/6/2013


17

‫‪MSSC‬‬ ‫‪Mobile Service Switching Center‬‬ ‫‪ٌ ‬قوم بجمع المعلومات من ‪ HLR & VLR & EIR‬وٌقوم‬ ‫بتحدٌث هذه المعلومات باستمرار حركة المشتركٌن‪.‬وٌوجد‬ ‫لكل ‪MSC (mobile switching center) BSS‬‬ ‫خاص به‪.‬‬ ‫‪) Authentication Center( AC ‬‬ ‫ٌقوم هذا المركز بخزن المعلومات الالزمة لحماٌة المشتركٌن‬ ‫من المتطفلٌن وهذه المعلومات مثل ‪ Code‬الخاص بكل‬ ‫مشترك وٌتحقق منها قبل اجراء المكالمة‪figure .‬‬ ‫‪18‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

:‫ وهناك طرٌقتٌن لتمٌٌز المشتركٌن‬

IMEI ‫ الهوٌة الدولٌة للجهاز المتنقل‬ International Mobile station Equipment Identity ُ

IMSI ‫ الهوٌة الدولٌة للمشترك المتنقل‬ International Mobile Subscriber Identity :‫ٌتكون من‬ MCC (Mobile Country ‫خاص بالدولة التً فٌها النظام‬Code Code) MNC( Mobile Network ‫ خاص بالشبكة‬Code + Code) Public Land Mobile PLMN ‫ خاص بالمشترك‬Code + network 1/6/2013


19

‫‪Location Updating‬‬ ‫‪ ‬فً نظام ‪ٌ GSM‬جب ان ٌعرف النظام مكان كل ‪Mobile‬‬ ‫فً كل االوقات‪.‬وعندما ٌعمل ‪ٌ Mobile‬قارن مكانه المخزن‬ ‫لدٌه مع مكان ‪ Cell‬الحالٌة التً ٌستطٌع معرفت مكانها من‬ ‫‪ control signal‬التً ترسلها ‪ B.S‬الموجودة فً ‪Cell‬‬ ‫‪ ‬اذا توافق ٌبقً الموقع مخزن كما هو واذا لم تتوافق فأن‬ ‫الجهاز ٌعرف نفسه بأرسال ‪ IMSI‬مع موقعه الحالً‬ ‫الى‪ Base system controller figure BSC‬وهو‬

‫بدوره ٌنقلهما الى ‪ VLR Visitor Location Register‬فً ‪New‬‬ ‫‪ Cell‬وبالتالً الى ‪ HLR Home Location Register‬المسجل‬ ‫فٌه هذه الوحدة‪.‬وتمسح المعلومات من ‪ VLR‬ال‪ Cell‬القدٌمة‪.‬‬

‫‪20‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

‫‪Make call‬‬ ‫‪ ‬عند اجراء مكالمة وتم طلب رقم ‪ Mobile‬معٌن‪:‬‬ ‫فً الحقٌقة عندما نطلب رقم معٌن فاننا نرسل هذا الرقم الى ‪HLR‬‬ ‫وتحول المكالمة الى ‪ MSC‬الذي ٌحتوي هذا الرقم وٌطلب هذا‬ ‫االخٌر من ‪ HLR‬مكان ‪ Mobile‬المطلوب ثم تحول المكالمة الى‬ ‫‪ MSC‬فً ذالك المكان وٌنادى على ‪ Mobile‬المطلوب من كل‬ ‫‪ BSS’s‬المسؤول عنها هذا ‪ MSC‬وٌستجٌب ‪ Mobile‬بارسال‬ ‫اشارة الى قاعدة ‪ Cell‬وترسل البٌانات الى‬ ‫‪ (Mobile service switching center) MSSC‬وهناك ٌتحقق‬ ‫‪ VLR‬من ‪ identity for Mobile‬ثم ٌرسل اشارة للمرسل‬ ‫وللمستقبل (رنٌن الهاتف) وٌخصص له قناة السلكٌة خالل نفس‬ ‫المسار الذي جاءت منه ‪. Signal‬‬ ‫‪21‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

‫‪Handover‬‬ ‫‪ ‬تتم هذه العملٌة بمساعدة جهاز ‪ Mobile‬نفسه اذ ٌقٌس شدة‬ ‫‪ Power‬التً تصل الٌه من ‪ Cell‬ومن ‪ 16 Cell‬مجاورة‬ ‫واذا اقترب من اطراف ‪ Cell‬تضعف اشارة ‪ Cell‬بٌنما‬ ‫تزٌد قدرة ‪ Cell‬المجاورة وعندما تصل الى حد معٌن تقوم‬ ‫‪ BSC‬بتعٌن قناة جدٌدة فً الخلٌة الجدٌدة وترسل الى‬ ‫‪ Mobile‬لٌغٌر تردده الى تردد القناة الجدٌدة وتحرر القناة‬ ‫السابقة اذا كان ‪ٌ BSC‬تحكم ب ( ‪ ) 2 Cell‬اما اذا كانت‬ ‫الخلٌة الجدٌدة ٌتحكم بها ‪ BSC‬اخر فتتم وصلة سلكٌة بٌن‬ ‫المركزٌن ‪ BSC‬االول والثانً الكمال العملٌة عن طرٌق‬ ‫‪. MSSC‬‬ ‫‪22‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

‫‪Notes:‬‬ ‫‪ ‬ارجو المساعدة فً هذا الموضوع ونقله دون اضافات او‬ ‫تعلٌقات ورد الكتابات الصحابها ووفقكم هللا‪.‬‬ ‫‪yahoo.com ‬‬

‫‪ali_olimat‬‬

‫ابوعبد الرحمن‬

‫‪23‬‬


‫‪1/6/2013‬‬

References Books ‫ مجموعة كتب عربٌة‬  Radio Engineering for Wireless Communication and Sensor Applications ,Antti V. Ra¨isa¨nen and Arto Lehto  Wireless Communications principles and practice,2nd edition ,Theodore S.Rappaport

1/6/2013


24

NSS

BSS MSSC PSTN

PCM Channel

BTS

MSC

BSC

BTS

ISDN VLR

HLR OMC

‫شبكة بٌانات‬

AC EIR

1/6/2013

back 14 15 16 17


18

20

25

mobile communication

Recommend Documents