جي اس ام GSM أو النظام الموحد للإتصالات المتنقلة بالانجليزية: Global System for Mobile Communication هو الجيل الثاني 2G من نظم الاتصالات الرقمية الخليوية الذي بدأ التخطيط له سنة 1982 وذلك مع تطور التقنية الرقمية والطلب المتزايد عليها. ويمتاز هذا الجيل بسعة او قدرة للنظام أعلى بعدة مرات من النظام التماثلي analog system كما انه يقدم ميزات خدماتية أكثر وبنوعية عالية الجودة وتكلفة منخفضة. وقد بدأت اوروبا العمل بهذا النظام سنة 1991 بعرض ترددي جديد وهو 900MHz لخدمة الهاتف الخليوي.

الأهداف

من أهم اهداف هذا النظام:

A. المقياس الموحد Common Standard
B. التجول الدولي International roaming
C. تقنيات التشفير الرقمي Digital encryption techniques
D. أجهزة بتكلفة منخفضة Low cost equipment
E. الاستهلاك الكهربائي المنخفض Low power consumption
F. إرسال رقمي متعدد الوصول بتقسيم الزمن TDMA digital transmission

نبذة تاريخية

يمكن تلخيص معالم تطور نظام ال "جي اس ام" بما يلي:

A. 1982: تأسيس مجموعة الاتصالات الخلوية GSM: Group special mobile من قبل CEPT: Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications التي تتألف من 48 دولة أوروبية. كلفت المجموعة بتطوير نظام جديد للإتصالات.
B. 1987: تم تحديد العناصر الضرورية للإرسال اللاسلكي
C. 1989: اخذ معهد الاتصال الأوروبي على عاتقه مسؤولية مواصفات نظان ال GSM
D. 1990: المرحلة الاولى - تثبيت مواصفات GSM 900
E. 1991: تدشين أول شبكات ال GSM بواسطة شركة اريكسون Ericsson في فنلندا
F. 1992: تم تغيير اسم مجموعة الاتصالات الخلوية GSM إلى النظام الموحد للإتصالات المتحركة GSM لأسباب تسويقية.
G. 2000: ارتفع عدد مشتركي الشبكة إلى 362 مليون مشترك في أكثر من 130 دولة

مواصفات ال GSM

1. نطاق الارسال من محطة الارسال الثابتة : 935MHz - 960MHz Downlink
2. نطاق الارسال من محطة الارسال المتنقلة: 890MHz - 915MHz Uplink
3. أقصى قدرة إرسال : 3-20 وات
4. عدد القنوات من النوع المزدوج 125 قناة
5. عرض النطاق الترددي للقناة: 200kHz
6. طريقة النقل: تعدد الوصول بتقسيمات الزمن TDMA
7. عدد المشتركين في الاطار الواحد : ثمانية لكل اطار 8/frame
8. طرق حماية الخطأ: تتم من خلال الترك البيني Interleaving ، تشفير القناة Channel Coding والقفز الترددي Frequency Hopping

أنواع قنوات نظام ال GSM

قبل التعرض لأنواع القنوات في نظام ال GSM لا بد من اعطاء فكرة عن اسلوب تعدد المسالك ومن ثم هيكلة القنوات في نظام ال GSM. بما ان الطيف الترددي اللاسلكي هو من الموارد المشتركة بين كل المشتركين فمن الضروري ايجاد طريقة لتقسيم سعة النطاق بين أكثر عدد من المشتركين. لذلك كان الاختيار على طريقة الدمج بين تعدد المسالك بالتقسيم الترددي FDMA والتقسيم الزمني TDMA حيث يشمل جزء التقسيم الترددي على تقسيم سعة النطاق التي عرضها 25MHz إلى 124 حاملاً carrier تبعد عن بعضها بمقدار 200kHz. ثم تقسم كل واحدة من هذه الترددات الحاملة تقسيماً زمنياً في حد ذاتها بإستعمال اسلوب ال TDMA حيث يكون الجزء الزمني الاساسي في التقسيم الزمني يساوي 15/26 ms اي حوالي 577 µs ويسمى هذا الجزء الاساسي رشقة او burst . تكون مجموعة رشقات مع بعضها ما يسمى بالرتل Frame وتكون مدته ثماني مرات الرشقة الواحدة أي 120/26 ms او ما يعادل 4.615ms . ويكون هذا الرتل الجزء الاساسي لتعريق القناة المنطقية اما مدة الرشقة الواحدة فتمثل القناة الفيزيائية الواحدة عبر الرتل، وتعرف القناة بحسب رقم وموضع الرشقات التابعة لها.

وبصفة عامة يمكن تقسيم القناة إلى نوعين:
1. قنوات مكرسة dedicated channels : وهي عبارة عن قنوات تم تخصيصها للمحطة المتنقلة Mobile Station
2. قنوات مشتركة common channels : وهي قنوات يمكن استعمالها من طرف المحطات في حالة الراحة Idle Mode

تشفير القناة

تتم عملية ال Channel Coding او تشفير القناة لضمان الحماية و الخصوصية وللمساعدة في استقبال الارسال. ففي نظام ال GSM تدخل معلومات الكلام وهي مكونة من اجزاء تمثل عينات الكلام المشفرة لفترة 20ms لكل عينة. الجزء الاول يحتوي على 182bits وتعتبر الأهم والجزء الثاني يحتوي على 78bits. ويتم تشفير الجزء الاول بإضافة 4bits كذيل tail و 3 bit للتكافؤ parity . ثم يشفر الناتج وهو 189bits بواسطة ال convolutional encoding بمعدل 1/2 ليكون الناتج 387bits تضاف مرة اخرى للجزء الثاني 78bits الذي لم يشفر. ليكون الناتج النهائي 456bits تمثل عينة كلام مدتها 20ms.

أجزاء نظام التحويل والتبديل

1 - مدخل مركز التحويل MSC: يقوم بمعالجة المكالمات الآتية من الشبكات الخلوية الأخرى
2 - وحدة التشبيك وواجهة نقل البيانات : تقوم بإجراء ومعالجة التوصيل بالشبكات المبنية على جهاز الحاسب لنقل البيانات
3 - مركز التوثيقAUC : للتحقق من هوية المشترك
4 - سجل بيان المشترك HLR: قاعدة بيانات تحوي موقع المستخدم ورقم هاتفه الخلوي
5 - سجل مواقع التشبيك : قاعدة بيانات تحتوي على معلومات عن المشتركين المسموح لهم باستخدام ميزات محددة
6 - مركز الخدمات : يقوم بعملية تحويل المكالمات من و إلى المحطات الأرضية في نفس المنطقة
7 - مركز الرسائل والبريد الصوتي : يقوم بخدمات الرسائل القصيرة والفاكس
8 - الشبكة الذكية : لخدمات المشتركين الخاصة

أجزاء المحطات الأرضية

1- محطة المرسل/ مستقبل الأرضية : وتتكون من الأجهزة الراديوية والهوائيات لعمل النظام اللاسلكيوتسمى هذه المحطة عادة ً في الشركات Radio Base Station
2 - وحدة تحكم المحطات الأرضية ControllerBSC Base Station والتي تقوم بكل التوصيلات المادية بين مركز الخدمات ومحطة المرسل / مستقبل الأرضية
كما تحدد القناة التي يتصل بها الجهاز الخلوي
3 - محدد المدة : يقوم بمعالجة الصوت وتعيين مدة المكالمة والاستخدام الأمثل لواجهات الإرسال يمكن أن يعمل وحده أو مرتبطا ً مع مركز الخدمات .

أجزاء مركز الصيانة

1 – مركز العمليات والدعم : وهو المسؤول عن تشغيل الشبكة وصيانتها ومراقبتها
2 – مدخل تنظيم الخدمات : وظيفته ربط سجل بيانات المشترك مع مركز التوثيق
3 – مركز الإعلان : مسؤول عن معلومات الإعلان بين مراكز الخدمات في الشبكة الواحدة

مناطق الشبكة الجغرافية

شبكات الـ GSM تحوي على خمس مناطق جغرافية

1– الخلية CELL : وهي أصغر منطقة تغطية في الشبكة
2 – منطقة موقع : Location Area تتكون من مجموعة خلايا وهي أكبر منطقة يمكن التنقل ضمنها دون الحاجة إلى تحديث الموقع
تخدمها واحد أو أكثر من محطة أرضية ولكن لها مركز تحويل واحد فقط .
3 – منطقة الخدمة : تتكون من العديد من مناطق المواقع وتغطى بمركز تحويل واحد .
4 – مشغل الخدمة : وهي الشركة التي تستخدم تقنية لشبكات المحمول وتدعى أيضاPLMN Public Land Mobile Network
يمكن للبلد الواحد أن يحوي على PLMN واحد أو أكثركما أن الــ PLMN يستطيع أن يخدم دولة واحدة أو عدة دول صغيرة .
5 – منطقة الــ GSM : مجموعة من مناطق الـ PLMN والتي يستطيع المشترك التنقل بينها

الطالب / أحمد يحيى الزهراني
الرقم الاكاديمي / 114292403
شعبة / يوم *الاحد * 1-2