وكان النظام SS7 يخدم الشبكة السلكية, فقد كان من الطبيعي اختيار الأخير ليتم استخدامه في شبكة النظام GSM أيضا. كانت الشبكة ISDN والنظام SS7 هما التقنيتين الوحيدتان الموجودتان سابقا واستخدمتا كجزء من البنية التحتية, في حين تم تطوير جميع التطبيقات الخلوية الأخرى بشكل خاص مناجل النظام GSM بما في ذلك الواجهة الهوائية تم استخدام التقنية TDMA كواجهة هوائيه في الشبكات GSM.

يقوم النظام GSM بتزويد عدد من الميزات الموجودة أيضا في شبكات أمريكا الشمالية اليوم, في حين أن بعض الميزات الأخرى بدأت تجد طريقها الآن إلي شبكات الولايات المتحدة. يدعم النظام GSM عدداً من الميزات منها: هوية المتصل, خدمة الانتظار, خدمة تعليق المكالمة, وخدمة مكالمة المؤتمر, بالإضافة إلي معدلات نقل بيانات تتراوح من 2400 إلي 9600 بايت في الثانية.

<span style="color:orange">GSM: Global System for Mobile Communications

أولا: بنية نظام الـ GSM:
قد بذلت جهودا كبيرة وجبارة لتطوير هذا المعيار من حيث تصحيح البنية للشبكة واثبات قدرتها علي أداء وظائفها وترويج النظام وأيضاً المعدات اللازمة وما نراه الآن هو نتيجة لذلك المجهود.

المبحث الأول: الخدمات المقدمة من خلال ألـ GSM:
يوجد الكثير من المواصفات والخصائص في النظام وهي:
1/ صفة نقل الكلام العالية.
2/ أجهزة تشغيل وخدمات ذات تكلفة منخفضة.
3/ امن ذو مستوى عالي (سريه تامة ).
4/ تجوال عالمي.
5/ ترويج الأجهزة المتنقلة ذات القدرة المنخفضة.
6/ تنوع الخدمات الجديدة والتسهيلات المتوفرة في الشبكة.

- المكونات الأساسية لنظام GSM:
يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أقسام رئيسيه هي:
1/ قسم محطة – قاعدة (BSS Base Station Sub-system)
2/ قسم الشبكة – مقسم (NSS Net work & Switching Sub-system )
3/ قسم التشغيل ((OSS Operation & Support Sub-system

يقوم قسم المحطة – قاعدة BSS بتامين وإدارة الإرسال بين المحطات النقالة MS (Mobile Station) وقسم الشبكة – مقسم NSS وهذا يتضمن الترابط الراديو البيني بين المحطات النقالة MS وبقية أقسام نظام GSM, بينما يعتبر قسم الشبكة – مقسم NSS مسئولاً عن إنشاء وإدارة مسارات الاتصال و ربط المحطات النقالة MS بالشبكات المقصورة أو بالمحطات النقالة الأخرى.
يؤمن قسم التشغيل OSS لمزود الخدمة الوسائل اللازمة لإدارة نظام الاتصال والتحكم به.

المبحث الثاني: المكونات الوظيفية لنظام GSM:
المكونات الوظيفية لنظام GSM وطريقة ترابطها فيما بينها وهذه المكونات هي:

1/ المحطة النقالة (MS Mobile Station):
وهي تتكون من تجهيزات فيزيائية يستخدمها المشترك للنفاذ إلي خدمات نظام GSM وتكون نقاله.

2/ مقسم المحطة – القاعدة (BSS Base Station Sub-system):
يشمل قسم المحطة – القاعدة جميع تجهيزات البنية التحتية المسئولة عن التغطية الراديوية الخلوية لنظام GSM للخلايا التي يقسم إليها النطاق الجغرافي الذي يعمل النظام ضمنه ويكون قسم المحطة – قاعدة علي اتصال مباشر مع جميع المحطات النقالة عبر واجهة الترابط الراديوي , ويكون إجمالي دور قسم المحطة – القاعدة بأنها المسئولة عن ربط المحطات النقالة مع قسم الشبكة – المقسم NSS وبالتالي ربط المشتركين بالخدمة مع غيرهم من مستخدمي خدمات الاتصال , يتم التحكم بعمل قسم المحطة – القاعدة عبر ارتباطه مع مقسم التشغيل OSS , اتصال قسم المحطة – قاعدة مع الأطراف الأخرى. كيفية اتصال قسم المحطة – قاعدة مع الأطراف الأخرى.

يتضمن قسم المحطة قاعدة نوعين من التجهيزات, تجهيزات الإرسال والاستقبال في المحطة القاعدة (BTS Base Transceiver Station) السؤل عن تنفيذ الاتصال والتي تتصل مع المحطة النقالة MS واجهة الترابط الراديوي و تجهيزات التحكم بالمحطة القاعدة BSC (Base Station Controller) المسئولة عن إدارة الاتصال والمتصلة مباشرة مع إدارات قسم الشبكة – المقسم NSS.

تجهيزات الإرسال والاستقبال BTS:
وهي تضم إدارات الإرسال والاستقبال والهوائيات وكامل وظائف معالجة الإشارة, كما تتضمن تجهيزات الإرسال BTS وحدة مرمز الإرسال المتوافق مع المعدل TRAU والتي يتم فيها ترميز وفك ترميز إشارة الكلام, و يتم عمليا وضع وحدة TRAU بين BSC و مركز الخدمة النقالة MSC لكسب ميزة إرسال مضغوط أكثر بين MSC و BTS.

تجهيزات التحكم بالمحطة القاعدة BSC:
وهي مسئولة عن إدارة الترابط الراديوي عبر التحكم عن بعد بالمحطة النقالة MS وتجهيزات الإرسال BTS من حيث تخصيص وتحرير القنوات الراديويه وإدارة عملية التمرير Hand Over وتتصل تجهيزات التحكم BSC من جهة مع مركز الخدمة النقالة الواقع في قسم الشبكة – المقسم NSS ومع عدة تجهيزات إرسال BTS من جهة أخري وذلك تبعا لحجم الحركة في النظام

3/ قسم الشبكة – المقسم NSS:
وظائف الترابط الأساسية بين أجزاء نظام GSM وقواعد المعطيات الضرورية للمشتركين (VLR, HLR ) التي يقوم بها قسم الشبكة – المقسم, كما يقوم بوظيفة إدارة الحركية (Mobility Management) وينحصر دوره الرئيسي في إدارة الاتصالات بين المشتركين في نظام GSM والمشتركين بالشبكات الأخرى. كما يتضمن أجزاء قسم الشبكة – مقسم وطريقة ترابطها.

المبحث الثالث: أجزاء قسم الشبكة – مقسم NSS, وهي:
مركز خدمات النقالة( MSC >Mobile Service Center ):
وهو يقوم بدعم وتامين جميع وظائف الترابط بين المشتركين وتحفظ معلومات المشترك المتعلقة بتوفير الخدمات في مسجل موقع الموضوع HLR ويكون علي ارتباط مع قسم المحطة – القاعدة و الشبكات الخارجية ( ISDN, PTSN ) ويتم التحكم به من قبل مزود الخدمة عبر قسم OSS ويؤمن وظائف الترابط الضرورية للمحطات النقالة الموجودة ضمن المنطقة الجغرافية المرتبطة به.

سجل المواطن ( HLR> Home Location Register ):
وهو الوحدة الوظيفية التي تستخدم للإدارة المشتركين النقالين وهو بمثابة قاعدة معطيات ويتغير عدد السجلات في شبكة GSM وفقا لخصائص الشبكة نفسه. يجري تخزين نوعين من المعطيات في سجل HLR, المعلومات المتعلقة بالمشترك وجزء المعلومات النقالة الذي يسمح بقيادة المكالمات الواردة إلي مركز الخدمة النقالة MSC الخاص بمحطة نقاله ما وأي أجزاء إداري 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.

سجل موقع الزائر( VLR > Visitor Location Register ):
وهو الوحدة التي تسجل ديناميكياً (أي تغير محتواها بشكل دائم) معلومات المشترك عندما يكون ضمن منطقة يغطيها VLR. يرتبط سجل موقع الزائر بوحدة أو أكثر من مراكز ربط الخدمة النقالة MSC فان مركز خدمات النقالة يقوم بإخبار سجل الزائر المرتبط بها عن المحطة النقالة MS عبر أجزائية تسجيل (حجز).
يتعرف سجل الموقع الزائر على أن المحطة النقالة الزائرة تنتمي إلي شبكة GSM أخرى. إذا كان التطوف مسموحاً فان سجل موقع الزائر يقوم بالعثور علي سجل موقع المواطن HLR الخاص بالمحطة النقالة الزائرة والتأكيد من معطيات المشترك عبر مركز التحقيق AUC ( Authentication center ) قبل منحه الخدمة.

مسجل هوية التجهيزات ( EIR> Equipment Identity Register ):
هو قاعدة بيانات ( معطيات ) أخري في الشبكة, تستخدم EIR لتتبع الأجهزة 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 الأجهزة المحمولة, مسجل هوية التجهيزات هو قاعدة بيانات اختياريه ليس من الضروري أن تكون في الشبكة كي تعمل.

ثانيا: بوابة الخدمة النقالة:
( GMSC > Gateway Mobile Service Switching Center ):
يحتوي قسم الشبكة – 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 مكالمة واردة إلي احد مشتركي نظام GSM فان المكالمة توجه أولاً علي بوابة مركز الخدمة النقالة GMSC وتعتبر بوابة مركز الخدمة النقالة مسئولة عن تحصيل معلومات الموقع و القيادة للمكالمة إلي مركز الخدمة النقالة الذي يمكن للمشترك من الحصول علي الخدمة غبره في تلك اللحظة, حيث تقوم بوابة الخدمة لنقاله أولاً بالعثور علي مسجل HLR العائد للمحطة النقالة المطلوبة من لائحة أرقام المشتركين في نظام GSM والتأكد من معطيات المشتركين من مركز التوثيق AUE ( Authentication Center) قبل التعامل به, تمتلك بوابة الخدمة النقالة واجهات ترابط مع الشبكات الخارجية وأيضاً مع شبكات التأشير SS7 اللازمة للتواصل مع مكونات قسم الشبكة – المقسم الآخر.

المبحث الأول: قسم التشغيل والصيانة (OMSS > Operation & Maintenance Sub-system )
يعتبر قسم التشغيل و الصيانة OMSS أو OSS مسئولاً عن مهام تشغيل وصيانة الشبكة و تجهيزاتها إضافة إلي مسؤوليتها عن إدارة الاشتراكات من حيث تحديد الجهة التي تتحمل تكاليف الاتصال و مهمة إدارة الطرفيات النقالة ويتم ذالك وفقا لمبادئ إدارة شبكة الاتصال (MSC, BSC, …) حيث يتم من جهة وصل الشبكة العاملة بتجهيزات التحكم بالاتصال و من جهة أخرى توصل الشبكة العاملة إلي محطات العمل التي تمثل واجهة الترابط بالنسبة لمشغلي الشبكة ( الموظفين ).
يعتبر OSS مسئولاً عن السرية النظام من حيث صلاحية هويات التعريف لمكونات الاتصال, كما يبين التنظيم الوظيفي لقسم التشغيل والصيانة.

المبحث الثاني: أنواع القنوات في نظام GSM:
يمكن تقسيم القنوات إلي 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 أنواعها هي:

1/ قناة تحكم إذاعيه (BCCH > Bare cost Control Channel ):
وهي قناة أحادية الاتجاه تذيع المعلومات من القاعدة إلي الوحدات المتنقلة عن الخلية التي تنتقل فيها والخلايا المجاورة وإشارات لضبط تزامن الوحدات.

2/ قناة تحكم مشتركه (CCCH > Common Control Channel):
وتستخدم في اتجاهين – الوحدة المتنقلة لطلب استخدام النظام و من القاعدة لهذه الوحدات لتعيين قنوات تحكم خاصة.

3/ قناة تحكم دائمة (DCCH > Dedicated Control Channel):
وهي تأخذ (2Bit) من كل إطار يسمي علم وأيضاً قناة التحكم البطيئة (SACCH > Slow Associated Control Channel ) وهي تقوم بتخصيص إطارين كل إطار وتستخدم في ضبط القدرة والتزامن.

تجديد معلومات المكان (Location Updating):
في نظام (GSM) يجب أن يعرف النظام أماكن كل الوحدات المتنقلة في كل الأوقات، وعندما يعمى الجهاز المتنقل يقوم الجهاز بمقارنة مكانه المخزن لديه بالمكان الذي يذاع في الخلية التي يوجد فيها ذلك الوقت (عن شخصية الخلية ومكانها) فإذا توافق المكانان لا يفعل الجهاز شيئاً وإذا لم يوفقا فإن الجهاز يعرف نفسه بإرسال هويته مع مكانه الحالي و السابق و تنقل وحدة التحكم (BSS) هذه المعلومات إلي سجل موقع الزائر (VLR) في المكان الجديد و إلي سجل موقع المواطن (HLR) المسجل فيه هذه الوحدة وتمسح المعلومات من سجل الزائر (VLR) في المكان السابق. و عند الاتصال بوحدة متنقلة بإرسال رقمها يستخرج من هذا الرقم عنوان سجل موقع المواطن (HLR) و تحول المكالمة إلي مركز خدمة النقال (MSC) الذي يحتوي عليه فيسأل سجل الموقع المواطن (HLR) عن مكان الوحدة الحالي ثم يحول المكالمة إلي مركز خدمة النقال (MSC) المتحكم في هذا المكان و ينادي علي الوحدة من كل مقسم المحطة – القاعدة (BSS) التي يتحكم فيها مركز خدمة النقال (MSC) وتستجيب الوحدة بإرسال إشارة إلي قاعدة خليتها . وترسل قاعدة الخلية هذه المعلومة إلي مركز خدمة النقال (MSC) و يتحقق سجل موقع الزائر (VLR) من شخصية الوحدة ثم يخطر طالب المكالمة الوحدة المطلوبة وعندما يرد الشخص المطلوب تخصص له قناة لاسلكية و تكمل الوصلة خلال نفس المسار الذي أتت منه المكالمة.

آلية عمل المحطة النقالة (MS) وكيفية التمرير (Handover):
عندما يتم تشغيل المحطة النقالة (MS) في مكان ما فإن من الواجب عليها أولاً أن تحدد ما أذا كان يمكنها النفاذ إلي شبكة الاتصالات النقالة أم لا. وتبدأ المحطة بإعلام شبكتها الواردة إلي المشترك و يتم تخزين معطيات الموقع الجديد في قاعدة معطيات مركزيه هي موقع المواطن (HLR) في الشبكة الأصلية حيث اشتري المشترك ضمن حدوده و يعتبر مركز خدمة النقال (MSC) مسئولاً مباشرة عن تحقيق الوصل وإدارة الحركية وعندما يتم الوصل مع مركز خدمة النقال (MSC) يتصل قسم المحطة – القاعدة (BSS) مع المحطة النقالة (MS) كلاً عبر واجهة الترابط الراديوي.

كل محطة نقالة (MS) يتم تحديد موقعها ضمن خليه من خلايا قسم المحطة – القاعدة (BSS) الواقعة ضمن نطاق تغطية أحد مراكز الخدمة النقالة (MSC) وتسجل المحطة النقالة (MS) في قاعدة معطيات متضمنة من مركز الخدمة النقالة (MSC) و سجل موقع الزائر (VLR).

إذا وردت مكالمة إلي احد المشتركين بخدمة (GSM) من الشبكات الخارجية (مثال لها " PTSN & ISDN" ) فإن المكالمة تقاد أولاً إلي بوابة الخدمة النقالة (GSMC) التي تستعلم من سجل موقع المواطن (HLR) الخاص بالمشترك عن رقم التوجيه إلي مركز الخدمة النقالة الذي يوجد المشترك المطلوب بالمكالمة ضمن حدود تغطيته. ويقوم مركز الخدمة النقالة (MSC) المضيف بإرسال تنبيه ضمن كل وحدة من الخلايا الواقعة ضمن نطاق تغطيته و في حال أجاب المشترك فإن قسم المحطة – القاعدة يقوم بإسناد أحد القنوات لتنفيذ الاتصال عبره و بذلك تكون إدارة الاتصالات قد اكتملت.

يسمح للمحطة النقالة (MS) بالتطوف من خليه إلي أخري ضمن كامل المنطقة الجغرافية التي يخدمها نظام (GSM) و يقوم النظام ألياً بالحفاظ علي استمرارية الاتصال عبر تمرير (Handover) الاتصال و يعتبر قسم المحطة – قاعدة (BSS) مسئول عن تنفيذ التمرير حيث تقوم المحطة النقالة (MS) دورياً بقياس جودة الإشارة المستقبلة وتعطي النتيجة إلي تجهيزات الإرسال (BTS) في المحطة – القاعدة (BSS) التي تخدم المحطة النقالة كما تعطي النتيجة إلي جميع الخلايا المحيطة والتي من المحتمل أن تتعامل معها المحطة النقالة (MS). ويمكن تنفيذ التمرير (Handover) بعدة طرق منها:
• تغير القناة ضمن الخلية نفسها و دون تغير تجهيزات الإرسال (BTS) المخدومة.
• تغير الخلية ضمن المنطقة التي يخدمها تجهيزات التحكم (BSC) نفسه.
• التمرير بين تجهيزات التحكم (BSC) ضمن المنطقة الجغرافية التي يغطيها مركز الخدمة النقالة (MSC) ذاته.
• التمرير بين مركزي ربط خدمه نقاله (MSC) ضمن منطقتين مختلفتين.

المبحث الثالث: نظام التأشير (SS7 > Signaling System):
يعتبر (SS7) أحدث نظام تم تطويره بين أنظمة تأشير شبكات الاتصال العاملة حالياً في شبكات الهاتف الرقمي و شبكات الخدمات المتكاملة الرقمية (ISDN) التي تتحكم في شبكتي تبادل معطيات أو شبكتي هواتف رقميه من التواصل مباشره و التفاعل بالطريقة المثلي التي تناسب وسائط النقل الرقمي, كما شكل أساسي إليه تصميم العديد من نظم التأشير الإقليمية.

بنية نظام التأشير (SS7):
يوصف (SS7) علي انه نظام تأشير قنال عام (Common Channel Signaling) أمثل بالنسبة للشبكات الرقمية يسمح بالنقل المباشر لمعلومات تحويل المكالمة بين معالجات المقاسم ويشتمل علي عدة أجزاء ضمن طبقات و أجزاء مستقلة يؤدي كلاً منها وظيفة مستقلة و بالتالي يمكن القول أن (SS7) نظام تأشير عام الأغراض يمكن تطبيقه علي تشكيلة واسعة من التطبيقات والوظائف الإدارية بما فيها شبكات الخدمات الرقمية المتكاملة (ISDN) والشبكات الذكية و الخدمات النقالة و إدارة الشبكات وتشغيلها.

ثالثا : البطاقات.
المبحث الأول : البطاقة الذكية
هي بطاقة بلاستيكية تحوي دارات متكاملة مدمجة (IC) مصنوعة من مادة السيلكون
أمثلة لهذه البطاقات : بطاقات الائتمان Visa Card وبطاقات الرصيد البنكي الخاصة بآلات ATMوبطاقات تعريف المشترك بخدمات الجوال SIM ولكن حجمها اصغر .
هذه البطاقات لا تحتوي على بطارية ولا أي مصدر للطاقة لذلك لا تكون فعالة إلا عند وصلها بجهاز قارئ البطاقات الذكية حيث يوجد جهاز مخصص لقراءة هذه البطاقات يسمى Card Acceptance Device (CAD) يمكن وصله بالكمبيوتر وظيفته يمد البطاقة بالطاقة و ينشئ وصلة نقل للبيانات.وعندما يتم الاتصال بينها وبين هذا الجهاز تبقى في حالة استماع إلى ان يورد لها أمر أو طلب وارد من تطبيق يعمل على الجهاز القارئ.بعض البطاقات الذكية لا تحتوي أكثر من ذاكرة تخزين دائمة non-volatile مثل الـMemory Card التي نضيفها لأجهزة الجوال لنزيد سعة الذاكرة.

بعض البطاقات الذكية تحوي معالج صغري microprocessors بالإضافة إلى الذاكرة لغايات تطبيقات السرية والخصوصية حيث يكون قادرا على تنفيذ خوارزميات خاصة بالتشفير مثل RSA, AEC, DES .
وللذاكرة دور أيضا في عمليات التشفير حيث أنها تخزن مفاتيح التشفير والشهادات الرقمية.

هناك نوعين للبطاقة الذكية
البطاقة الذكية ذات الوصلة(contact) :تعمل بإجراء اتصال فيزيائي بين الجهاز قارئ البطاقات والبطاقة الذكية ذات الوصلات الثمانية 8-pin

البطاقة الذكية بدون وصلة(contactless) :
تعمل بأجراء اتصال لاسلكي راديوي بمجال لا يزيد عن متر واحد مع الجهاز الهدف (قارئ البطاقات الذكية).

أنواع الذاكرات المستخدمة في البطاقات الذكية:
(persistent (non-volatile) non-mutable memory(ROM
(persistent (non-volatile) mutable memory(EEPROM
(non-persistent mutable memory(RAM

البطاقات الذكية تتفاعل مع الوسط حولها عبر واجهة اتصال تسلسلية عبر ثماني نقاط اتصال (وصلات) خاصة بها وباستخدام بروتوكول معين للتخاطب مع الوسط الخارجي حيث يجري تحزيم البيانات بطريقة معيرة أو بروتوكول يسمى APDU (Application Protocol Data Units.حزمة البيانات APDU إما ان تكون حزمة طلب أو أمرCommand وإما أن تكون حزمة استجابة .حيث تبقى البطاقة الذكية في حالة استماع حتى يأتيها طلب من جهاز خارجي عندها تنفذ الأمر و ترسل الاستجابة المطلوبة للجهاز.

البطاقة (SIM card )، التي تعرف أيضا باسم وحدة تعريف المشترك، وهي بطاقة ذكية smart card تخزن بيانات عن المشتركين GSM الهاتف الخلوي.وتشمل هذه البيانات هوية المستخدم والموقع ورقم الهاتف، وبيانات ترخيص الشبكة، مفاتيح الأمن الشخصي، وقوائم الاتصال وتخزين الرسائل النصية. وتشمل مزايا الحماية التوثيق والتشفير لحماية البيانات ومنع التنصت.

البطاقة يمكن أن تنتقل بسهولة من هاتف إلى أخر. إمكانية نقل البيانات يوفر عددا من الفوائد. على سبيل المثال، المستخدم الذي يشتري هاتف جديد يمكن تثبيت البطاقة الحالية للهاتف الشركة الزميلة جديدة مع نفس الرقم وتفصيلات المستخدم كما القديم. في حالة أخرى, إذا بطارية الهاتف نفدت منها الطاقة، ويمكن للمستخدم بسهولة تثبيت البطاقة لهاتف آخر مشترك للاقتراض من دون تشغيل حتى الدقائق لهذا المستخدم. يقدم بعض البائعين البطاقات المدفوعة مسبقا التي يمكن أن توفر للمسافرين مع الأرقام المحلية، ما دامت الهواتف المحمولة الخاصة بهم ليست مقفلة لمشغل محدد.

ويوجد جهاز يدعا قارئ البطاقة يمكن استخدامه لتحميل البيانات من البطاقة إلى جهاز كمبيوتر أو جهاز آخر.

رابعا: نظرة في الجيل الرابع للاتصالات اللاسلكية

صممت أنظمة اتصالات الجيل الثالث(G3) لنقل معلومات بحجم يصل إلى 2 ميجا بايت إلا أنه من الناحية العملية فإن المعلومات التي يمكن نقلها لا تتعدى 384Kb/s. الطلب المتزايد على خدمات للاتصالات المتعددة الأوساط وجهت الباحثين إلى تطوير تقنيات جديدة في الاتصالات التي ستعمل بدورها على ظهور ما يسمى بالجيل الرابع للاتصالات اللاسلكية (G4)
يضم الجيل الرابع للاتصالات اللاسلكية مجموعة من التقنيات والمواصفات التي ستظهر في شكل أنظمة اتصالات جديدة للوصول إلى تقديم خدمات المعلومات اللاسلكية واسعة النطاق. الجيل الرابع عبارة عن (شبكة مكونة من عدة شبكات تقدم خدمات اتصالات مختلفة) وأهم ما سيتميز به هذا الجيل الجديد هو النفاذ اللاسلكي إلى الشبكات الواسعة النطاق وإمكانية التنقل بين الأنظمة المختلفة بجهاز واحد (مثلاً من شبكة الجوال إلى شبكة الأقمار الصناعية إلى الشبكات اللاسلكية المحلية). إضافة إلى ذلك فإن هذه الأنظمة ستتيح للمستخدمين الاتصال بالإنترنت ومع بعضهم البعض من خلال أجهزة مختلفة في أي وقت أو مكان وعلى أي نطاق. أهم المزايا من المتوقع أن تظهر أول تطبيقات الجيل الرابع في العام 1430هـ. أهم المزايا التي ستتمتع بها هذه الأنظمة ستكون قدرتها على نقل المعلومات بالمواصفات التالية:
- سعة بث عالية.
- التنقل بين خدمات مختلفة.
- تغطية واسعة.
- تكلفة منخفضة.

فتهدف تطبيقات الجيل الرابع إلى الوصول إلى معدل نقل (لاسلكي) للمعلومات يصل إلى 20Mbit/s ليس بين الأشخاص فقط ولكن أيضاً لوسائل متحركة ( كسيارة بسرعة 200 Km/h ) وبتكلفة تقل عن واحد من عشرة من تكاليف الجيل الثالث. محاولة الوصول إلى تلك النسبة المنخفضة للتكلفة يعود إلى الحاجة المتزايدة لنقل المعلومات رقمياً حيث يتوقع أن يصل معدل نقل الخدمات المتعددة الأوساط في الشبكة عشرة أضعافه للصوت مع نهاية هذا العقد. ولذلك فإن تكلفة نقل المعلومات يجب أن تتناقص بشدة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية القادمة حتى يمكن تقديم خدمة مقبولة للمستهلك.

ستسخدم أنظمةG4 شبكات النقل الذكية(ITS) لتحقيق التغطية باستخدام الترددات عند 5.8GHz، وستؤمن تلك الشبكات الذكية نقل معلومات بسرعات أكثر 50-200Mb/s) باستخدام الموجات المللميترية(60GHz). ولكن إرسال معلومات لاسلكية سريعة عبر هذه الترددات العالية يتسبب بما يعرف بخبو التردد الانتقائي، ولذا فإنه قد تم تبني النماذج ذات التضمين المتعدد مثلOFDM للحصول على خدمة ذات نوعية عالية.
لقد استخدمت تقنيةOFDM في السابق في نقل المعلومات على قنوات FM، وفي البث الإذاعي الرقمي (AB)، والبث التلفزيوني الرقمي المحلي (DVB-T) وأيضاً على خطوط ADSL. أما الآن فينتظر أن تفتح OFDM مجالات تطبيقية واسعة عبر استخدامها في شبكة الاتصالات اللاسلكية الجديدة.

شبكات النقل الذكيةITS تشتمل أنظمة نقل المعلومات الجديدة على شبكة نظم معلومات واتصالات بالنفاذ وإمكانية استخدام المعلومات للمستخدم العادي وفي الطرق وكذلك خلال سير العربات. ومن المتوقع أيضاً أن تساعد أنظمة ITS على حل مشاكل الاختناقات في الشبكة وهي بالإضافة إلى ذلك ستوفر خدمات متعددة الوسائط للسائقين والمسافرين. ولبناء نظام ITS فإنه سيتم تركيب عدد كبير من المحطات (Base station) على طول الطريق لتبادل المعلومات مع العربات السائرة بينما تنشأ شبكة ألياف بصرية لنقل المعلومات السريعة إلى نقاط النفاذ هذه.

إن التقارب بين الموجهات الراديوية وأنظمة الألياف البصرية أوجد ما يسمى ب Radio-on-Fiber، فيمكن باستخدام تقنية نقل الموجات الراديوية فوق الألياف الضوئية نقل عدة خدمات عريضة النطاق. هذه التقنية تستخدم جهاز إرسال واحد يبث الإشارة في بداية الكيبل الضوئي الذي ينقلها إلى جميع المواقع والتي تحتاج فقط إلى جهاز مرسل - مستقبل بين الهوائي والألياف الضوئية. سوف تقلل هذه التقنية كثيراً من تكلفة أنظمة الاتصالات اللاسلكية باستخدامها للألياف الضوئية بدلاً من أسلاك النحاس وستمكن من استيعاب المزيد من المشتركين في أي وقت كما ستزيد من نوعية الخدمات.الجيل الخامس ومحطات المنصات العالية (HAPS)
هناك أفكار لتغطية المساحات الواسعة باستخدام محطات عالية. هذه المنصات يتوقع أن تكون في الغلاف الجوي وعلى ارتفاع 20 كم. وباستخدام أشعة ضوئية يمكن الربط بين هذه المنصات بشبكة متتالية في الهواء حيث تدعم هذه الشبكات خدمات الطرفيات الثابتة والمتنقلة. ونظراً لأن المحطات تستخدم نطاق الموجات المليمترية فإن هوائيات صغيرة ستكون كافية لنقل 144Kb/s نحتاج إلى وضع هوائي للسيارات باستخدام لاقط هوائي ذو قطر 5 سم. ويعتقد أن تطوير هذه المحطات واستخدامها سيتحقق في الجيل التالي أي في الجيل الخامس لأنظمة الاتصالات.

النتائج والتوصيات:
النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM: Group Special Mobile) هو النظام الأكثر شيوعيا للهواتف الجوالة في العالم. رابطة ال GSM، تقدر أن 82 ٪ من السوق العالمية للهواتف المتنقلة استخدمت هذا النظام . ال GSM مستخدم من قبل أكثر من 2 مليار شخص في أكثر من 212 بلد. انتشاره الواسع يجعل التجوال الدولي شائعاً بين مشغلي الهواتف النقالة، لتمكين المشتركين من استخدام الهواتف في أنحاء مختلفة من العالم.
الاتصال في معيار GSM للهاتف الخلوي. الهواتف النقالة ، والهاتف الخلوي ، أو ببساطة الهاتف الخليوي هي أداة الكترونية طويلة المدى سهلة الحمل تستخدم من اجل الاتصالات المتنقلة التي تستخدم شبكة من المحطات المركزية المتخصصة المعروفة باسم خلية المواقع. وبالإضافة إلى وظيفة المعيار الصوتي للهاتف، فان الهواتف المحمولة الحالية يمكن أن تدعم العديد من الخدمات الإضافية مثل الرسائل القصيرة للرسائل النصية، البريد الالكتروني، الوصول إلى الانترنت، وال MMS لإرسال واستقبال الصور والفيديو.
يطلق على الموبايل اسم جهاز الخليوي وهو مشتق من اسم الخلية التي تتكون منها شبكة الاتصال حيث تبث الشبكة الإشارة على شكل خماسي وهي شكل خلية النحل ومنها اشتق اسمها.هذا النظام صمم من قبل Aniel Me Keon و Colm Brewer و James Carter و Mark Me Taggart. أراد الشعب الفرنسي عمل شبكه رقميه للخدمات المتكاملة بحيث تكون سهلة تهدف إلى جعل المسافة بين البلدان الأوروبية اقرب وأسرع من المعتاد. و هي عبارة عن مجموعة متنقلة خاصة و منظمه لخلق معايير موحدة لجميع البلدان الأوروبية, في 1990 قدمت هذه المواصفات لأول نظام عالمي للاتصالات المتنقلة، واليوم هي من أهم الأدوات التي تستخدم على نطاق واسع في أكثر من 200 بلدا في أنحاء العالم.

هناك ست شبكات للهاتف الخليوي في العالم. (شبكات ال UMTS ليست مفصلة في هذا البحث ؛ هذه الشبكة من نوع آخر). وهذه الشبكات هي: 850 ميغاهيرتز (لاسيما في جنوب وأمريكا اللاتينية)، R -GSM E-GSM، 900 ميغاهيرتز ، شبكات ال 1800 ميغاهيرتز (أوروبا وأجزاء كبيرة من آسيا) و شبكات ال 1900 ميغاهرتز (أمريكا الشمالية). جميع أنواع الشبكات الأخرى باستثناء شبكة ال850 ميغاهيرتز تعالج في مكان أخر.
تردد ال-R GSM بين 850 ميغاهيرتز - و شبكة-E GSM-R. GSM لا يمكن مسحها, و إيجادها عن طريق الهواتف الخلوية العادية لان ترددها قليل و منخفض للغاية بالنسبة لهذه الاجهزه. فان -R GSM شبكة تستخدم الترددات بين 876 و 880 ميغاهيرتز وبين 921 و 925 ميغاهيرتز.

كما أن شبكة GSM-R أنشأت في أوروبا بأسرها. وهذه الشبكة لم يتم طرحها للاستخدام العام ، وبالتالي GSM - R ليست مكلفه و لا تحتاج إلى تراخيص كما هو الحال في مجال الهاتف الخلوي العام. ProRail هي المسؤوله عن بناء شبكة GSM-R.

وهناك ثلاثة أنواع مختلفة من الخدمات:
GSM : 1. حاملة الخدمات اللازمة للتفاعل بين isdn وpsdn في مجالات الشبكة.
2 – الخدمات عن بعد هي الخدمات الأساسية المتوقعة من الهاتف المحمول :بث صوتي مشفر ذو جودة عالية.
3. خدمة الرسائل القصيرة (ما يصل الى 160 حرفا) والفاكس المرافق. وهذه الخدمات تقدم العديد من التطبيقات المفيدة مثل بروتوكول التطبيقات اللاسلكية (بروتوكول التطبيقات اللاسلكية) تشجيع تطبيقات الانترنت وخدمات الإذاعة العامة الرزمة (GPRS) التي مكنت من إرسال اكبر حجم من البيانات.

الهدف :
GSM يستخدم صيغة مختلفة من الدخول المتعدد المعتمد على الزمن (tdma) وهو الأكثر استعمالا من بين الثلاث تكنولوجيات الرقمية والهاتف اللاسلكي (tdma ، GSM ،cdma). و ال GSM يحول البيانات المضغوطة إلى أرقام، ثم ترسله إلى قناة مع اثنين آخرين من جداول بيانات المستخدم، لكل واحدة منها شريحة زمنية خاصة بها. GSM تعمل في تردد 900 ميغاهيرتز ، 1800 ميغاهيرتز أو 1900 ميغاهيرتز.

GSM هو الذي بحكم المعايير وواقع الهاتف اللاسلكي في أوروبا. GSM يستخدمه أكثر من مليار شخص في جميع أنحاء العالم في 190 بلدا. حيث أن العديد من مشغلي شبكات ال GSM وقعوا الاتفاقات مع مشغلي الشبكات الخارجية، إذن يمكن للمستخدمين استخدام الهواتف النقالة عندما يسافرون إلى بلدان أخرى. وهذا ما يدعى ب Rooming GSM جنبا إلى جنب مع تكنولوجيات أخرى هي جزء من تطور الاتصالات المتنقلة اللاسلكية التي تضم الدائرة التي تحول البيانات بشكل عالي و سريع- (hcsd)، ونظام راديو الحزمة العامة (GPRS)، معززه البيانات GSM البيئة (الحافة)، وخدمات الاتصالات العالمية المتنقلة (UMTS).

تقنية نظام GPRS
ماهي تقنية GPRS ؟
هو حـزمة الراديو العامة ( هي علبة تقوم خدمة الاتصالات اللاسلكية التي توفر بيانات عن معدلات 9.05 حتى 171.2 كيلوبت في الثانية ومستمرة الاتصال بالإنترنت والهاتف المحمول ) .

وهذه التقنية تمثل الجسر بين 2G و 3G للإتصالات المتنقلة .

تطورات نظام GPRS
جيد لنقـل الصوت ولكن غيـر كاف لنقل البيانات .
إضافة التبديل بالرزم .
استحداث قنوات منطقية جديدة بين BTS و MS .
إضافة قلب شبكة مرتكز على تقنية IP أي يعتمد أساسا على الراوتر بدل المقاسم .

هذه الإضافات التي أدخلت على نظام GSM كونت نظاما أكثر سـرعة في نقل البيانات .

مواصفات خدمة GPRS

طرق دعم خدمات GPRS
طريقة من نقطة إلى نقطة ( PTP )
وهي صنفان إحداها ذات توجه ارتباط لتتماشى مع الدائرة الوهمية لـ X.25 والصنف الأخر دون ارتباط لتتماشى مع الرزم المستعملة في اتصالات IP .

طريقة من نقطة إلى نقاط متعددة ( PTM )
وهي صنفان إحداها نشر جماعي للوصول لمجموعة مشتركين والصنف الثاني اتصال مع مجموعة تكون محددة من طرف المشترك .

جودة الخدمات في GPRS
نظام GPRS يضمن جودة خدمات مرتكزة على عـدة أسس وهي :

* الأولوية .
* الكفاءة .
* التأخير .
* سرعة التراسـل .

الطرفيات المتنقلة للـ GPRS
تختلف الطرفيات المتنقلة المستعملة في الشبكة حسب ثلاثة أقسام وهي :
القسم الأول : يمكن استعمال GPRS و GSM في نفس الوقت .
القسم الثاني : يمكـن استعمال الخدمتين لكن ليس في نفس الوقت .
القسم الثالث : يمكـن GSM أو GPRS الانتقال من خدمة إلى أخرى بشرط إعادة تحديد الموقع .

ربط الـ GPRS بشبكة الـGSM

تتم بإضافة تجهيزات وبرمجيات أساسية تسمى عقد الدعم Support Nodes وهي :
SGSN عقدة دعم خدمة GPRS .
GGSN عقدة دعم بوابة GPRS .
أما التجهيـز الأخـر فهو وحدة التحكم بالرزم PCU .
أما BTC لاتتغير وإنما يضاف لها بعض البرمجيات فقط .

فوائد المشترك من من تقنية GPRS

- سرعة حساب الوقت .
- سرعة ودقة عالية .
- تكلفة أقل للسيرفرات .
- حساب عالمي .
- دائم الاتصال على خط واحد .
- ينظم الوقت .

النتائج:
التجهيزات التي أضيفت في تقنية GPRS
* PCU * SGSN * GGSN

دور PCU
يفصل الحزم عن مسار الـ GSM ويتم توصيلها بالـ GPRS

طريقة زيادة سرعة نقل البيانات في نظام GPRS
يتم بتغير التبديل بواسطة الحزم .

الفرق بين الفوترة في نظام GSM وفي نظام GPRS
GSM بمدة الاتصال .
GPRS بكمية البيانات .

</span>