بدأ النظام GSM في عام 1982م من قبل المؤتمر الاوربي للبريد والاتصالات ( CETP ) ولم يبدأ هذا النظام في بالعمل حتي العام 1992م حين تم تركيب أول شبكة GSM في المانيا . كانت هناك عدة تأثيرات علي مسيرة تطوير النظام GSM منها الاقتصاد الاوربي ، والضغط السياسي الحاصل علي الشبكه العالميه , وغياب الخدمات الداعمه لقوي العمل المتغيره في اوروبا.
لم ينطلق النظام GSM في بداية عهده كحل رقمي ، وكانت الشبكات الرقميه ذات الخدمات المتكامله ISDN في بداية تطبيقها في اوربا و اظهرت نجاحا هائلا. ادركت ادارة البريد والهاتف و التلغراف الاوربيه (PPT ) الميذات العديده لاستخدام الشبكة ISDN مقابل الوسائل التشابهيه و ابدت اهتماما كبيرا في توسيع الشبكة ISDN لتشمل الاتصالات اللاسلكيه , وكان هذا السبب الرئيسي الواقف وراء تحويل النظام GSM الي شبكة رقميه.
يتم استخدام الشبكه ISDN لربط المقاسم بينيا بعضها البعض ولدعم كل من الصوت والبيانات , كما ان اشارات التحكم في النظام GSM تستخدم تقنيه اوربيه اخري هي النظام SS7 . بدا تطوير النظام SS7 في منتصف الستينات وقد تم تطبيقه لاول مره في اوربا . بما ان النظام GSM اصبح نظاما رقميا بالكامل وكان النظام SS7 يخدم الشبكه السلكيه , فقد كان من الطبيعي اختيار الاخير ليتم استخدامه في شبكة النظام GSM أيضا.
كانت ال شبكه ISDN والنظام SS7 هما التقنيتين الوحيدتان الموجودتان سابقا واستخدمتا كجذء من البنيه التحتيه, في حين تم تطوير جميع التطبيقات الخليويه الاخري بشكل خاص مناجل النظام GSM بما في ذلك الواجهه الهوائيه تم استخدام التقنيه TDMA كواجهه هوائيه في الشبكات GSM .
يقوم النظام GSM بيذويد عدد من الميذات الموجوده ايضا في شبكات امريكا الشماليه اليوم , في حين ان بعض الميذات الاخري بدات تجد طريقها الان الي شبكات الولايات المتحده . يدعم النظام GSM عددامن الميذات منها : هوية المتصل , خدمة الانتظار , خدمة تعليق المكالمة , وخدمة مكالمة المؤتمر , بالاضافه الي معدلات نقل بيانات تتراوح من 2400 الي 9600 بايت في الثانيه.

الباب الاول : بنية نظام ال GSM :

قد بذلت جهودا كبيره و جباره لتطوير هذا المعيار من حيث تصحيح البنيه للشبكه واثبات قدرتها علي اداء وظائفها وترويج النظام وايضا المعدات اللاذمه وما نراه الان هو نتيجة لذلك المجهود.
(1-1) الخدمات المقدمه من خلال ال GSM :

يوجد الكثير من المواصفات والخصائص في النظام وهي :
1/ صفة نقل الكلام العاليه .
2/ اجهذة تشغيل وخدمات ذات تكلفة منخفضه.
3/ امن ذومستوي عالي (سريه تامه ).
4/ تجوال عالمي.
5/ ترويج الاجهذه المتنقله ذات القدره المنخفضه.
6/ تنوع الخدمات الجديده والتسهيلات المتوفره في الشبكه.

(1-2) المكونات الاساسيه لنظام GSM :

يمكن تقسيم كما هومبين بالشكل (1-2) الي ثلاثه اقسام رئيسيه هي :
1/ قسم محطه – قاعده(BSS) Base Station Sub-system
2/ قسم الشبكه – مقسم (NSS) Net work & Switching Sub-system
3/ قسم التشغيل (OSS) Operation & Support Sub-system
يقوم قسم المحطه – قاعده BSS بتامين وادارة الارسال بين الحطات النقاله MS (Mobile Station) وقسم الشبكه – مقسم NSS وهذا يتضمن الترابط الراديوي البيني بين المحطات النقاله MS وبقية اقسام نظام GSM , بينما يعتبر قسم الشبكه – مقسم NSS مسؤلا عن انشاء وادارة مسارات الاتصال و ربط المحطات النقاله MS بالشبكات المقصوره او بالمحطات النقاله الاخري.
يؤمن قسم التشغيل OSS لمذود الخدمه الوسائل اللاذمه لادارة نظام الاتصال والتحكم به, الشكل (1-2) يوضح المكونات الاساسيه لنظام GSM

(1-3) المكونات الوظيفيه لنظام GSM

1/ المحطه النقاله MS : ( Mobile Station )

وهي تتكون من تجهيذات فيذيائيه يستخدمها المشترك للنفاذ الي خدمات نظام GSM وتكون نقاله.

2/ مقسم المحطة – القاعدة (BSS):

يشمل قسم المحطة – القاعدة جميع تجهيذات البنية التحتيه المسئولة عن التغطيه الراديويه الخليويه لنظام GSM للخلايا التي يقسم اليها النطاق الجغرافي الذي يعمل النظام ضمنه ويكون قسم المحطة – قاعدة علي اتصال مباشر مع جميع المحطات النقاله عبر واجهة الترابط الراديوي , ويكون اجمالي دور قسم المحطة – القاعدة بانها المسؤله عن ربط المحطات النقاله مع قسم الشبكه – المقسم NSS وبالتالي ربط المشتركين بالخدمه مع غيرهم من مستخدمي خدمات الاتصال , يتم التحكم بعمل قسم المحطة – القاعدة عبر ارتباطه مع مقسم التشغيل OSS , الشكل (1-4) يبين اتصال قسم المحطة – قاعدة مع الاطراف الاخري.

يتضمن قسم المحطة قاعده كما مبين في الشكل (1-5) نوعين من التجهيذات , تجهيذات الارسال والاستقبال في المحطة القاعدة BTS (Base Transceiver Station) المسؤل عن تنفيذ الاتصال والتي تتصل مع المحطة النقاله MS واجهة الترابط الراديوي و تجهيذات التحكم بالمحطة القاعدة BSC (Base Station Controller) المسؤله عن دأرة الاتصال و المتصلة
مباشرة مع دأرات قسم الشبكة – المقسم NSS .
*تجهيذات الارسال والاستقبال BTS :

وهي تضم دأرات الارسال والاستقبال والهوائيات و كامل وظائف معالجة الاشاره , كما تتضمن تجهيذات الارسال BTS وحدة مرمز الارسال المتوافق مع المعدل TRAU والتي يتم فيها ترميز وفك ترميز اشارة الكلام , و يتم عمليا وضع وحدة TRAU بين BSC و مركز الخدمة النقالة MSC لكسب ميذة ارسال مضغوط أكثر بين MSC و BTS .
*تجهيذات التحكم بالمحطة القاعدة BSC :

وهي مسؤله عن ادارة الترابط الراديوي عبر التحكم عن بعد بالمحطة النقالة MS وتجهيذات الارسال BTS من حيث تخصيص وتحرير القنوات الراديويه وادارة عملية التمرير Hand Over وتتصل تجهيذات التحكم BSC من جهة مع مركز الخدمه النقاله الواقع في قسم الشبكه – المقسم NSS ومع عدة تجهيذات ارسال BTS من جهة اخري وذلك تبعا لحجم الحركه في النظام, الشكل (1-5) يوضح تجهذات قسم المحطة – القاعدة BSS

3/ قسم الشبكه – المقسم NSS :
ويتضمن الشكل (1-6) بشكل رئيسي وظائف الترابط الاساسيه بين اجزاء نظام GSM وقواعد المعطيات الضروريه للمشتركين (VLR,HLR ) التي يقوم بها قسم الشبكه – المقسم , كما يقوم بوظيفة ادارة الحركيه (Mobility Management) وينحصر دوره الرئيسي في ادارة الاتصالات بين المشتركين في نظام GSM والمشتركين بالشبكات الاخري. كما يتضمن الشكل (1-7) اجزاء قسم الشبكه – مقسم وطريقة ترلبطها.

التالي يوضح اجزاء قسم الشبكه – مقسم NSS , وهي :
(3-1) مركز خدمات النقالة( MSC >Mobile Service Center ):
وهو يقوم بدعم وتامين جميع وظائف الترابط بين المشتركين وتحفظ معلومات المشترك المتعلقه بتوفير الخدمات في مسجل موقع الموضوع HLR ويكون علي ارتباط مع قسم المحطة – القاعدة و الشبكات الخارجيه ( ISDN , PTSN ) ويتم التحكم به من قبل مزود الخدمه عبر قسم OSS ويؤمن وظائف الترابط الضروريه للمحطات النقاله الموجودة ضمن المنطقه الجغرافيه المرتبطه به.
(3-2) سجل المواطن ( HLR> Home Location Register ):
وهو الوحده الوظيفيه التي تستخدم للادارة المشتركين النقالين وهو بمثابة قاعدة معطيات ويتغير عدد السجلات في شبكة GSM وفقا لخصائص الشبكه نفسه. يجري تخزين نوعين من المعطيات في سجل HLR , المعلومات المتعلقة بالمشترك و جزء المعلومات النقالة الذي يسمح بقيادة المكالمات الوارده الي مركز الخدمة النقالة MSC الخاص بمحطة نقاله ما واي اجزاء اداري يقوم به مزود الخدمة فيما يخص معطيات المشترك يتم تنفيذه في HLR كما تخزن في سجل المواطن معلومات هوية التعريف المشترك النقال الدولية . عنوان سجل موقع الزائر رقم المحطة النقالة ومعطيات المشترك .
(3-3) سجل موقع الزائر( VLR > Visitor Location Register ):
وهو الوحدة التي تسجل دينميكيا ( اي تغير محتواها بشكل دائم ) معلومات المشترك عندما يكون ضمن منطقة يغطيها VLR. يرتبط سجل موقع الزائر بوحدة او اكثر من مراكز ربط الخدمة النقالة MSC فان مركز خدمات النقالة يقوم باخبار سجل الزائر المرتبط بها عن المحطة النقاله MS عبر أجرائية تسجيل ( حجز ) تتضمن :
يتعرف سجل الموقع الزائر علي ان المحطة النقالة الزائره تنتمي الي شبكة GSM اخري. اذا كان التطوف مسموحا فان سجل موقع الزائر يقوم بالعثور علي سجل موقع المواطن HLR الخاص بالمحطة النقالة الزائره و التاكد من معطيات المشترك عبر مركز التحقيق AUC
( Authentication center ) قبل منحه الخدمة.
(3-4) مسجل هوية التجهيزات ( EIR> Equipment Identity Register ):
هو قاعدة بيانات ( معطيات ) أخري في الشبكة , تستخدم EIR لتتبع الاجهزة المحمولة كل جهاز محمول له رقم متسلسل وحيد يسمي هذا الرقم برقم الجهاز العالمي IMEI
(International Mobile Subscriber Identity ) يوضع هذا الرقم في قاعدة معطيات مسجل هوية التجهيزات كي يمكن تتبع الاجهزه المحموله , مسجل هوية التجهيزات هو قاعدة بيانات اختياريه ليس من الضروري ان تكون في الشبكه كي تعمل.

(3-5) بوابة الخدمه النقاله:
( GMSC > Gateway Mobile Service Switching Center ):
يحتوي قسم الشبكه – المقسم في نظام GSM علي عدد من مراكز ربط الخدمة النقالة MSC وعدد من سجلات المواطن HLR وعدد من مسجلات موقع الزائر VLR وبغاية ضمان تسليم مكالمةوارده الي احد مشتركي نظام GSM فان المكالمه توجه اولا علي بوابة مركز الخدمة النقالة GMSC وتعتبر بوابة مركز الخدمة النقالة مسؤولة عن تحصيل معلومات الموقع و القيادة للمكالمة الي مركز الخدمة النقالة الذي يمكن للمشترك من الحصول علي الخدمة غبره في تلك اللحظة , حيث تقوم بوابة الخدمه لنقاله اولا بالعثور علي مسجل HLR العائد للمحطة النقالة المطلوبه من لائحة ارقام المشتركين في نظام GSM والتاكد من معطيات المشتركين من مركز التوثيق AUE ( Authentication Center ) قبل التعامل به , تمتلك بوابة الخدمه النقاله واجهات ترابط مع الشبكات الخارجيه و ايضا مع شبكات التاشير SS7 اللازمه للتواصل مع مكونات قسم الشبكه – المقسم الاخر.
(3-6) قسم التشغيل والصيانه ( OMSS > Operation & Maintenance Sub-system )
يعتبر قسم التشغيل و الصيانه OMSS او OSS مسؤولا عن مهام تشغيل وصيانة الشبكة و تجهيزاتها اضافة الي مسؤوليتها عن ادارة الاشتراكات من حيث تحديد الجهة التي تتحمل تكاليف الاتصال و مهمة ادارة الطرفيات النقاله ويتم ذالك وفقا لمبادئ ادارة شبكة الاتصال (MSC , BSC , …) حيث يتم من جهة وصل الشبكة العامله بتجهيزات التحكم بالاتصال و من جهة اخري توصل الشبكة العامله الي محطات العمل التي تمثل واجهة الترابط بالنسبه لمشغلي الشبكة ( الموظفين ).
يعتبر OSS مسؤولا عن السرية النظام من حيث صلاحية هويات التعريف لمكونات الاتصال, كما يبين الشكل (1-8) التنظيم الوظيفي لقسم التشغيل والصيانه.

(1-4) انواع القنوات في نظام GSM :

يمكن تقسيم القنوات الي نوعين أساسيين هما :

قناة مرور كلام (Traffic Channel) و قناة تحكم (Control Channel) تستخدم قناة المرور لنقل المعلومات التي تمثل أو بيانات صادره من مستخدم النظام . أما قناة التحكم فهي تنقل إشارات التحكم و أهم انواعها هي :

1/ قناة تحكم إذاعيه (BCCH > Bare cost Control Channel ) :

وهي قناة أحادية الاتجاه تذيع المعلومات من القاعده إلي الوحدات المتنقله عن الخلية التي تنتقل فيها والخلايا المجاوره و إشارات لضبط تزامن الوحدات .

2/ قناة تحكم مشتركه (CCCH > Common Control Channel) :

وتستخدم في اتجاهين – الوحدة المتنقلة لطلب استخدام النظام و من القاعده لهذه الوحدات لتعيين قنوات تحكم خاصه .

3/ قناة تحكم دائمه (DCCH > Dedicated Control Channel) :
وهي تأخذ (2Bit) من كل إطار يسمي علم . و أيضاً قناة التحكم البطيئه (SACCH > Slow Associated Control Channel ) وهي تقوم بتخصيص إطارين كل (26) إطار و تستخدم في ضبط القدره والتذامن .

(1-5) تجديد معلومات المكان (Location Updating) :

في نظام (GSM) يجب أن يعرف النظام أماكن كل الوحدات المتنقله في كل الاوقات . وعندما يعمي الجهاز المتنقل يقوم الجهاز بمقارنة مكانه المخذن لديه بالمكان الذي يزاع في الخليه التي يوجد فيها ذلك الوقت (عن شخصية الخليه و مكانها) فإذا توافق المكانان لايفعل الجهاز شيئاً وإذا لم يتوفقا فإن الجهاز يعرف نفسه بارسال هويته مع مكانه الحالي و السابق و تنقل وحدة التحكم (BSS) هذه المعلومات الي سجل موقع الزائر (VLR) في المكان الجديد و إلي سجل موقع المواطن (HLR) المسجل فيه هذه الوحده و تمسح المعلومات من سجل الزائر (VLR) في المكان السابق . و عند الاتصال بوحده متنقلة بإرسال رقمها يستخرج من هذا الرقم عنوان سجل موقع الماطن (HLR) و تحول المكالمه إلي مركز خدمة النقال (MSC) الذي يحتوي عليه فيسأل سجل الموقع المواطن (HLR) عن مكان الوحده الحالي ثم يحول المكالمه إلي مركز خدمة النقال (MSC) المتحكم في هذا المكان و ينادي علي الوحدة من كل مقسم المحطه – القاعده (BSS) التي يتحكم فيها مركز خدمة النقال (MSC) وتستجيب الوحدة بارسال اشاره الي قاعدة خليتها .
وترسل قاعدة الخليه هذه المعلومه الي مركز خدمة النقال (MSC) و يتحقق سجل موقع الزائر (VLR) من شخصية الوحده ثم يخطر طالب المكالمة الوحده المطلوبه وعندما يرد الشخص المطلوب تخصص له قناة لاسلكيه و تكمل الوصله خلال نفس المسار الذي اتت منه المكالمه .

(1-6)آلية عمل المحطه النقاله (MS) وكيفية التمرير (Handover) :

عندما يتم تشغيل المحطه النقاله (MS) في مكان ما فإن من الواجب عليها أولاً أن تحدد ما أذا كان يمكنها النفاذ الي شبكة الاتصالات النقالة أم لا . وتبدأ المحطه باعلام شبكتها الوارده إلي المشترك و يتم تخزين معطيات الموقع الجديد في قاعدة معطيات مركزيه هي موقع المواطن (HLR) في الشبكه الاْصليه حيث اشتري المشترك ضمن حدوده و يعتبر مركز خدمة النقال (MSC) مسؤلاً مباشرة عن تحقيق الوصل و إدارة الحركيه ز عندما يتم الوصل مع مركز خدمة النقال (MSC) يتصل قسم المحطه – القاعده (BSS) مع المحطه النقاله (MS) كلاً عبر واجهة الترابط الراديوي .
كل محطه نقاله (MS) يتم تحديد موقعها ضمن خليه من خلايا قسم المحطه – القاعده (BSS) الواقعه ضمن نطاق تغطية أحد مراكز الخدمه النقاله (MSC) وتسجل المحطه النقاله (MS) في قاعدة معطيات متضمنة من مركز الخدمه النقاله (MSC) و سجل موقع الزائر (VLR) .
إذا وردت مكالمه الي احد المشتركين بخدمة (GSM) من الشبكاة الخارجيه (مثال لها " PTSN & ISDN" ) فإن المكالمه تقاد أولاً الي بوابة الخدمه النقاله (GSMC) التي تستعلم من سجل موقع المواطن (HLR) الخاص بالمشترك عن رقم التوجيه إلي مركز الخدمه النقاله الذي يوجد المشترك المطلوب بالمكلمه ضمن حدود تغطيته . ويقوم مركز الخدمه النقاله (MSC) المضيف بإرسال تنبيه ضمن كل وحدة من الخلايا الواقعه ضمن نطاق تغطيته و في حال أجاب المشترك فإن قسم المحطه – القاعده يقوم باسناد أحد القنوات لتنفيذ الاتصال عبره و بذلك تكون إدارة الاتصالات قد اكتملت .
يسمح للمحطه النقاله (MS) بالتطوف من خليه إلي أخري ضمن كامل المنطقه الجغرافيه التي يخدمها نظام (GSM) و يقوم النظام ألياً بالحفاظ علي إستمرارية الاتصال عبر تمرير (Handover) الاتصال و يعتبر قسم المحطه – قاعده (BSS) مسؤول عن تنفيذ التمرير حيث تقوم المحطه النقاله (MS) دورياً بقياس جودة الاشاره المستقبله و تعطي النتيجه إلي تجهيزات الإرسال (BTS) في المحطه – القاعده (BSS) التي تخدم المحطه النقالة كما تعطي النتيجه إلي جميع الخلايا المحيطه و التي من المحتمل أن تتعامل معها المحطه النقاله (MS) . ويمكن تنفيذ التمرير (Handover) بعدة طرق منها :

• تغير القناه ضمن الخليه نفسها و دون تغير تجهيزات الإرسال (BTS) المخدمه .
• تغير الخليه ضمن المنطقه التي يخدمها تجهيزات التحكم (BSC) نفسه .
• التمرير بين تجهيزات التحكم (BSC) ضمن المنطقه الجغرافيه التي يغطيها مركذ الخدمه النقاله (MSC) ذاته .
• التمرير بين مركزي ربط خدمه نقاله (MSC) ضمن منطقتين مختلفتين .

(1-7) نظام التاشير (SS7 > Signaling System) :

يعتبر (SS7) أحدث نظام تم تطويره بين أنظمة تأشير شبكات الإتصال العامله حالياً في شبكات الهاتف الرقمي و شبكات الخدمات المتكامله الرقميه (ISDN) التي تتحكم في شبكتي تبادل معطيات أو شبكتي هواتف رقميه من التواصل مباشره و التفاعل بالطريقه المثلي التي تناسب وسائط النقل الرقمي , كما شكل اساسي إليه تصميم العديد من نظم التاشير الإقليميه .
بنية نظام التأشير (SS7) :
يوصف (SS7) علي انه نظام تأشير قنال عام (Common Channel Signaling) أمثل بالنسبه للشبكات الرقميه يسمح بالنقل المباشر لمعلومات تحويل المكالمة بين معالجات المقاسم و يشتمل علي عدة أجزاء ضمن طبقات و أجزاء مستقله يؤدي كا منها وظيفه مستقله و بالتالي يمكن القول أن (SS7) نظام تأشير عام الاغراض يمكن تطبيقه علي تشكيلة واسعه من التطبيقات والوظائف الإداريه بما فيها شبكات الخدمات الرقميه المتكامله (ISDN) والشبكات الذكية و الخدمات النقاله و إدارة الشبكات وتشغيلها

الرقم الاكاديمي : 114291377
الشعبة : شعبة يوم الاحد 1-2