GSM Modem چیست؟
مقدمه ای بر GSM :
مخابرات سلولی یکی از سریعترین Application های رو به رشد در صنعت ارتباطات است. هر روزه بر تعداد مشترکین این نوع ارتباط در جهان افزوده میشود.
تجارت ارتباطات موبایل به سرعت 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 مینماید و همکاریهای جدیدی در زمینه سیستمهای استادارد ساز ، پیاده سازی و اجرای این فناوریها به وجود آورده است.
یکی از مهمترین محصولات این استاندارها 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 با کار استادارد سازی GSM جهت پیاده سازی این سیستم در سال 1991 صورت گرفته است.
معماری GSM :
سیستم GSM از ترکیب 3 زیر سیستم اصلی به وجود آمده است :
1. زیر سیستم شبکه
2. زیر سیستم رادیویی
3. زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری
در سیستم GSM برای برقراری ارتباطات اپراتورهای شبکه با منابع 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.
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 میان BTS و MS قرار دارد.
رابط دیگری نیز به نام MAP وجود دارد که پروتکلی است که میان عناصر EIR ، HLR،VLR ،MSC و AUC در و بدل میشود.
1. زیر سیستم شبکه :
این سیستم شامل تجهیزات و فانکشنهای مربوط به مکالمات end-to-end ، مدیریت مشترکین ، Mobility میباشد و نیز مانند رابطی میان سیستم GSM و مراکز تلفن ثابت (PSTN) عمل میکند.
زیر سیستم شبکه ، یک زیر سیستم سوئیچینگ میباشد که شامل MSC ها ، AUC ، HLR، VLR و EIR میباشد.
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 ارایه صورت حساب مشترکین نیز بر عهده 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 است که در حال حاضر در حوزه MSC کنترلی در حال حرکت هستند.
در زمانیکه یک MS به حوزه MSC جدیدی وارد میشود VLR ای که به آن MSC متصل 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 ارایه خواهد داد. اگر یک MS بخواهد مکالمه ای برقرار نماید VLR تمام اطلاعات مورد نیاز جهت برقراری مکالمه را ارایه 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 به همراه پارامترهای تعیین هویت و کلیدهای رمز نگاری است که این عملیات برای اهداف امنیتی استفاده میشوند.
ٍEIR : یا ثبت کننده هویت تجهیزات یک پایگاه داده است که 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 است که مسایل آزار دهنده ای مانند انعکاس صدا که از طریق شبکه موبایل در زمان اتصال به مدار PSTN ایجاد میشود را کاهش میدهد.
شبکه IWF یا فانکشن داخل شبکه ای نیز رابطی میان MSC و دیگر شبکه ها (ISDN و PSTN ) میباشد.
(IWF = InterWorking Function)
2. زیر سیستم رادیویی :
شامل تجهیزات و فانکشنهای مرتبط با مدیریت اتصالات مسیر رادیویی، مانند مدیریت handover ها میباشد. این زیر سیستم شامل BTS ، BSC و MS است. MS به طور قرار دادی در زیر سیستم رادیویی قرار گرفته او همیشه آخرین مسیر یک مکالمه است و از برقراری یک مکالمه ، به همراه زیر سیستم شبکه ، جهت مدیریت Mobility ، محافظت میکند.
MS دارای قابلیتهای پایانه شبکه و همچنین پایانه کاربر است. هر سلول در سیستم GSM یک BTS با چندین گیرنده و فرستنده دارد. یک گروه از BTS ها توسط یک BSC کنترل میشوند. پیکربندیهای مختلفی برای BSC - BTS وجود دارد. برخی از این پیکربندیها 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 میکند. BSC و BTS با هم به نام BSS شناخته میشوند. BSS از دید MSC به صورت یک رابط که ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه ای مشخص برقرار میکند، به نظر میرسد. 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.
3 . زیر سیستم مرکز نگهداری و پشتیبانی (OMC)
شامل فانکشنهای نگهداری و پشتیبانی تجهیزات GSM میباشد و پشتیبانی رابط اپراتور شبکه را نیز بر عهده 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 از مهمترین فانکشنهای آن هم ، فانکشن نگهداری HLR یک کشور است.
بسته به اندازه 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.