3 تاریخچه
در اوایل دهه 1980 تعداد زیادی شبکه رادیویی مستقل با استانداردهای مربوط به خود در کشورهای مختلف اروپایی توسعه یافته بودند.
از نظر مشترکین سرویس های این شبکه ها گران و از کیفیت خوبی برخوردار نبودند.
بطوریکه CEPT در سال 1982 تصمیم گرفت یک شبکه سلولی رادیویی را در سطح اروپا پیاده سازی کند.
بدین منظور یک گروه کاری تحت عنوان گروه مخصوص سیار(GSM) زیر نظر CEPT تشکیل شد.
تصمیم بر این بود که گروه GSM یک شبکه سلولی تحت عنوان GSM را با تکنولوژی های جدید مخابراتی معرفی و به استاندارد سازی آن بپردازد.
گروه GSM تعدادی سیستم رادیویی سلولی دیجیتالی را مورد آزمایش قرار داد و در سال 1987 به این نتیجه رسید که استانداردی را معرفی کند که ترکیبی از مشخصات سیستم های مختلف را در بر گرفته است.
در این راستا یک جدول زمانبندی جهت اجرای طرح ها مشخص گردید.
در همان سال با امضاء Mou ، سیزده کشور مشارکت کننده در طرح، تعهد خود را جهت پایه گذاری یک سیستم رادیویی براساس توصیه های GSM تائید کردند.
با تاسیس موسسه ETSI در سال 1988 که هدف ان بهبود و گسترش استانداردهای مخابراتی در اروپا بود، گروه کاری GSM نیز تحت نظارت ETSI قرار گرفت و سرانجام در سال 1990 اولین مجموعه جامع از مشخصات سیستم GSM معرفی گردید.
2 .3 خصوصیات سیستم GSM
خصوصیات عمده سیستم GSM عبارتند از :
1-سیستمی کاملا دیجیتالی در باند فرکانسی MHz 900 .
2-بازه فرکانسی MHz 935 تا MHz 980 برای لینک رو به پایین یعنی برای ارسال اطلاعات از ایستگاه پایگاه به واحد سیار و بازده فرکانسی MHz 890 تا MHz 915 برای لینک رو به بالا، یعنی برای ارسال اطلاعات از واحد سیار به ایستگاه پایگاه .
3-پهنای باند KHz 200 برای کانالهای فرکانسی یعنی قرار گرفتن حاملهای فرکانسی به فواصل KHz 200 .
4-تقسیم زمانی هر کانال مخابراتی (شکاف زمانی) به هشت قسمت .
5-کد کردن صوت و داده در مسیر رادیویی .
6-توانایی تحرم پذیری وسیع واحد سیار.
7-امکان سرویس های داده سرعت پایین .
8-سازگار بودن با ISDN و امکان سرویس پیغام کوتاه .
توجه طراحان شبکه GSM عمدتا بر روی سرویس های تلفنی بوده است.
سرویس های گرفته شده از سرویس های تلفنی نیز که در سیستم GSM در نظر گرفته شده اند عبارتند از پیغام صدا، مکالمات ضروری .
سرویس های حامل که در سیستم GSM در نظرگرفته شده است سرویس های داده سنکرون و آسنکرون برای انتقال داده بین GSM و دیگر شبکه ها ( …,ISDN,PSTN ) در سرعت نسبی 300 تا Kbit/s 9600 می باشد .
یکی از سرویس هایی که بر این اساس پایه گذاری شده است سرویس پیغام کوتاه می باشد.
امروزه توانایی انتقال داده در سیستم GSM گسترش یافته است و سرویس های پیشرفته ای از قبیل سرویس داده سرعت بالا براساس سوئیچینگ خط (HSCSD ) و سرویس رادیویی بسته ای کلی (GPRS ) معرفی گردیده است.
نسخه دیگری از GSM در MHz 1800 تحت عنوان DSC1800 در اروپا بصورت استاندارد درآمده است.
استاندارد DSC1800 در ایالات متحده نیز براساس استانداردهای اروپایی DSC1800 ایجاد شده است.
3 .3 ساختار سیستم GSM
ساختمان سیستم GSM به سه بخش عمده تقسیم می شود.
که عبارتند از: بخش سیستم رادیویی( RSS ) بخش سیستم سوئیچینگ و شبکه (NSS ) بخش سیستم های عملیاتی( OSS ) .
3 .3 .1 سیستم رادیویی
این بخش از دو قسمت عمده تشکیل شده است:
1-واحد سیار (MS )
2-ایستگاه پایگاه (BS ) یا (BSS ) می باشد .
3.
3.
1 .1 واحد سیار
واحد سیار به کلیه تجهیزاتی که یک مشترک برای ارتباط با شبکه نیاز دارد اتلاق می شود.
این تجهیزات شامل یک ترمینال سیار که شامل اجزای سخت افزاری و نرم افزاری است و یک رابطی که به مشترک امکان استفاده از سرویس های شبکه از طریق ترمینال سیار را می دهد و تحت عنوان مدول شناسه مشترک (SIM ) شناخته می شود می باشد.
SIM کلیه اطلاعات شخصی مشترک را در خود ذخیره می نماید.
SIM یا در داخل ترمینال از قبل نصب شده و یا بصورت یک کارت هوشمند قابل نصب بر روی ترمینال است.
مشترک واحد سیار از ظطریق این کارت خود را به شبکه سیار معرفی می نماید.
علاوه براین هر واحد سیار دارای یک شناسنامه ای است که تحت عنوان هویت تجهیزات شناخته می شود.
تعدادی شماره شناسه جهت نظارت بر واحد سیار در شبکه GSM به واحد سیار اختصاص می یابد که عبارتند از:
شناسه بین المللی مشترک سیاره IMSI
شناسه موقت مشترک سیار TMSI
شماره ISDN بین المللی واحد سیار MSISDN
شماره سیاحتی واحد سیار MSRN
واحدهای سیار بر حسب قدرت فرستنده شان به پنج کلاس عمده دسته بندی می شوند.
که در سیستم GSM از توان حدود 8/0 تا W 20 را پوشش می دهد.
عمده واحدهای سیار در کلاس چهار که توان (W 2 -8/0 ) را پوشش می دهد قرار دارند .
اطلاعاتی که بطور دائم در SIM کارت قرار می گیرند، عبارتند از:
1-نوع SIM کارت
2-مشخصات IC مربوط به SIM کارت، شماره سریال .
3-لیستی از سرویس های کلی که مشترک می تواند استفاده کند .
4-TMSI
5-شماره مشخصه شخصی (PIN )
6-کلید باز کردن قفل PIN ( PUK )
7-کلید تصدیق صحت Ki
یکسری اطلاعات پویا نیز در SIM تعریف شده است که هنگام روشن شدن واحد سیار مدام بروز می شوند.
این اطلاعات عبارتند از:
1.
اطلاعات موقعیت شامل TMSI و LAI
2.
کلید رمز کردن Kc برای از کد خارج کردن اطلاعات و شماره سریال آن
3 .
اطلاعات BCCH : لیستی از فرکانس های حامل برای انتخاب سلول مناسب طی عمل تحویل دهی .
4.
لیستی از شبکه ها PLMN قدغن شده .
PIN
اگر SIM کارت در واحد سیار نباشد، ترمینال سیار هیچ سرویسی را بجز مکالمات ضروری آن هم در صورتی که شبکه امکان آن را فراهم سازد، نمی تواند ارائه دهد.
اگر SIM کارتی برای اولین بار نصب گردد، امکان دستیابی به شبکه در صورتی فراهم می گردد که مشترک شماره کد PIN را وارد کند.
این شماره بین چهار تا هشت رقم است که مشترک می تواند آن را تغییر دهد.
وجود چنین کدی، ریسک دزدیده شدن واحد سیار را کم می نماید.
چرا که اگر واحد سیار خاموش شود، پس از روشن کردن نیاز به PIN کد می باشد.
با سه بار اشتباه وارد کردن این کد، SIM کارت بلوکه شده و مشترک نیاز به کلید از قفل در آمدن یا PUKرا دارد.
بعضی ازSIM کارت های استفاده از PIN کد دومی را نیز امکان پذیر می سازند که در صورت وارد کردن این شماره، نام ها، شماره تلفن های شخصی در دسترس استفاده کننده قرار می گیرد.
PUK
SIM کارتی که بلوکه شده، فقط با PUK باز می شود.
PUK یک عدد هشت رقمی است.
مشترک مجاز است، حداکثر 10 بار تلاش نماید تا PUK درست را وارد کند در غیر این صورت SIM کارت بطور دائم بسته می شود .
3 .
1 .2 ایستگاه پایگاه (BS )
ایستگاه پایگاه کلیه عملیات رادیویی را انجام می دهد.
این بخش شامل دو قسمت عمده می باشد:
ایستگاه ارسال و دریافت (BTS )
کنترل کننده ایستگاه پایگاه (BSC )
BTS
BTS شامل امکانات ارسال و دریافت از قبیل آنتن ها و همه سیگنالینگ های مربوط به ارتباط رادیویی بین BTS و BSC می باشد.
قدرت فرستنده BTS محدود بوده وسطح یک سلول را پوشش میدهد .
3 .3 .
2 سیستم سوئیچینگ و شبکه (NSS )
این سیستم پل ارتباطی بین BSC با شبکه های مختلف از قبیل شبکه سوئیچ تلفن عمومی (PSIN )، شبکه سرویس های دیجیتال مجتمع (ISDN ) و شبکه سوئیچ داده عمومی (PSDN ) می باشد.
اجزای اصبی این شبکه عبارتند از مرکز سوئیچ سرویس سیار (MSC ) ، ثبات موقعیت خانگی (HLR ) و ثبات موقعیت دید(VLR ) .
مرکز سوئیچینگ سرویس های سیار (MSC )
این بخش مسئولیت سوئیچ کردن و مدیریت شبکه را بر عهده دارد.
هر مرکز سوئیچ می تواند چند BSC را سرویس دهی کند.
بنابراین، این مرکز عمل ارتباط واحدهای سیار مختلف را در موقعیت های مختلف جغرافیایی انجام می دهد.
از طرف دیگر این مرکز امکان ارتباط با شبکه های با سیم مخابراتی از قبیل PSIN ، PSDN ، ISDN و نیز شبکه های مخابراتی سیار دیگر را فراهم می سازد.
تمام سیگنالهای لازم برای برقراری، نگهداری و خاتمه ارتباط براساس CCS7 انجام شده و تصحیح و آزاد سازی کانال رادیویی و نیز مسیر یابی مجدد هنگامی که سیگنال تداخل قوی است(بخشی از فرآیند تحویل دهی) از وظایف این بخش است.
یکی دیگر ازوظایف MSC ارائه سرویس های تکمیلی است که این سرویس ها از ISDN گرفته شده است.
عملیات انتقال داده در سرویس های داده نیز از طریق واحد عملیات بین شبکه ای (IWF ) که در MSC قرار گرفته است انجام می شود.
عملیات مربوط به کانالهای مخابراتی توسط واحد DSU انجام می شود.
این واحد عملیاتی از قبیل تطبیق سرعت، مدولاسیون و دمدولاسیون، کد و دکدکردن را فراهم می سازد .
عملیات انتقال داده در سرویس های داده نیز از طریق واحد عملیات بین شبکه ای (IWF ) که در MSC قرار گرفته است انجام می شود.
عملیات مربوط به کانالهای مخابراتی توسط واحد DSU انجام می شود.
این واحد عملیاتی از قبیل تطبیق سرعت، مدولاسیون و دمدولاسیون، کد و دکدکردن را فراهم می سازد .
ثبات موقعیت خانگی (HLR ) تمام اطلعات مهم مربوط به مشترک واحد سیار از قبیل شماره تلفن ، شماره شناسه MS ، نوع تجهیزات سرویس های تکمیلی، اولویت های دستیابی به سرویس ها و کلید رمز نگاری در بانک اطلاعاتی که تحت عنوان ثبات موقعیت خانگ ناخته می شود نگهداری می گردد.
داده های مربوط به موقعیت مشترکین از قبیل موقعیت محلی (LA ) ، شماره سیاحتی مشترک سیار(MSRN ) که برای برقراری ارتباط لازم است نیز در این بانک ذخیره می شود.
هنگامیکه واحد سیار موقعیت محلی خود را تغییر می دهد، داده های HLR به روز می شود.
معمولا در هر شبکه GSM فقط یک HLR وجود دارد و اطلاعات تمام مشترکین فقط در یک HLR ذخیره می شود .
ثبات موقعیت دید(VLR ) این واحد تحت نظارت MSC می باشد.
HLR اطلاعات لازم مربوط به واحد سیاری را که وارد ناحیه تحت پوشش یک VLRمی شود به VLR مربوطه ارسال می کند.
این اطلاعات عبارتند از: شماره تلفن، محوزهایی که واحد سیار دارد، شماره بین المللی مشترک سیار(IMSI ) .همچنین VLR کنترل تخصیص شماره های سیاحتی (MSRN ) و TMSI را بر عهده دارد.
فرآیند خاصی جهت به روز کردن VLR ، هنگامی که واحد سیار بین چندین LA تغییر مکان می دهد صورت می گیرد.
3 .3 .
3 سیستم عملیاتی (OSS ) وظایف این بخش عبارتند از : 1-مدیریت آبونمان 2-مدیریت عملیات و پشتیبانی شبکه 3-مدیریت تجهیزات واحد سیار مدیریت آبونمان اطلاعات مربوط به مشترک در HLR و اطلاعات مربوط به امنیت داده در AuC ذخیره می گردد.
گاهی واحد AuC در داخل HLR در نظر گرفته می شود.
مدیریت آبونمان امکان بررسی اعتبار مشترک را با استفاده از داده هایی که در HLR و AuC ذخیره شده است، فراهم می سازد.
سرویس هایی که مشترک مجاز است از شبکه دریفات کند، نیز از این طریق مشخص می گردد .
مدیریت عملیات وپشتیبانی شبکه واحد کنترل عملیات و پشتیبانی شبکه، جهت اتصال به عناصر عملیاتی شبکه از شبکه سوئیچ جداگانه ای استفاده می نماید.
این شبکه براساس شبکه مدیریت مخابرات راه دور (TMN ) که توسط ITU-T معرفی شده پایه گذاری شده است.
TMN یک شبکه مجتمع با یکسری پایگاه اطلاعاتی است که انتخاب هایی را برای مجری شبکه جهت کنترل و نظارت فراهم می سازد .
مدیریت تجهیزات واحد سیار مدیریت تجهیزات واحد سیار از اطلاعات مربوط به تجهیزات واحد سیار و نیز مالکان آن که در پایگاه های اطلاعاتش (EIR )قرار دارد استفاده می نماید و می تواند تجهیزات معیوب و دزدیده شده را جستجو نماید .
بخش های عمده سیستم عملیاتی (OSS ) عبارتند از: 1-مرکز پشتیبانی و عملیات (OMC ) 2-مرکز تصدیق صحت (AuC ) 3-ثبات شناسه تجهیزات (EIR ) 3 .3 .3 .
1 مرکز عملیات و پشتیبانی (OMC ) نظارت و کنترل عنصار شبکه بر عهده OMC می باشد.
این واحد بهترین کیفیت سرویس دهی ممکن را تضمین می کند.
این واحد توسط رابط O ( یک رابط در X.25 ) با کلیه عناصر شبکه ارتباط برقرار می کند.
وظایف مدیریتی OMC شامل نظارت بر مشترکین و تجهیزات، صورتحساب و تولید داده های آماری براساس میزان استفاده از عناصر شبکه میباشد .
3 .3 .3 2 مرکز تصدیق صحت (AuC ) .
این مرکز تمام اطلاعات لازم جهت حفاظت شناسه های مشترک و جلوگیری از استراق سمع ارتباطات مخابراتی مشترک را نگهداری می نماید.
از آنجایی که ارتباط رادیویی می تواند مورد دستیابی غیر مجاز قرار گیرد.
روش های خاصی جهت جلوگیری از این عمل در نظر گرفته شده است.
بطور مثال پارمترهایی تحت عنوان کلید تصدیق صحت و پارمترهایی در مورد کد کردن اطلاعات به هر مشترک اختصاص می یابد.
الگوریتم تصدیق صحت، و کدهای رمزنگاری در این واحد ذخیره می شود و روش های بسیار پیچیده ای برای دستیابی به این اطلاعات اعمال می گردد .
3 .3 .3 .3 ثبات شناسه تجهیزات ( EIR ) این مرکز پایگاه داده ای است که شماره های مشترکین و تجهیزات آنها (IMEI ) را در خود نگهداری می کند.
این پایگاه دارای سه لیست سفید، سیاه و خاکستری است.
لیست سفید شامل لیستی از IMEI های واحدهای سیار مجاز است.
لیست سیاه شامل تمام IMEI های دزدیده شده و یا ممنوعه می باشد.
لیست خاکستری شامل لیستی IMEI هایی که ناکارا هستند و سرویسی را دریافت نمی کنند می باشد.
4 آدرس ها و شناسه ها سیستم GSM بطور کاملا مشخص بین تجهیزات و کاربران شبکه تمایز قایل می شود.
بنابراین تجهیزات سیار و کاربران ، شناسه های مجزا و یکتایی را خواهند داشت.
شناسه کاربر بوسیله SIM کارت مشخص می شود.
SIM کارت قابل انتقال به واحدهای سیار مختلف می باشد.
بنابراین تحرک پذیری تجهیزات و تحرک پذیری مشترک از هم جدا می شود.
یعنی مشترک می تواند از طریق SIM کارتش که می تواند در واحدهای سیار مختلف قرار گیرد، در شبکه در دسترس باشد.
برای تجهیزات ، شناسه تجهیزات (IMEI ) تعریف شده است.
این شماره مشخص کننده سازنده و تاریخ ساخت می باشد.
علاوه بر شناسه های مشترک و تجهیزات ، شناسه هایی دیگر نیز در سیستم GSM تعریف شده اند که جهت مدیریت تحرک پذیری مشترک و آدرس دهی همه عناصر شبکه نیاز می باشند.
MSISDN شماره تلفن واقعی یک واحد سیار تحت عنوان شماره بین المللی ISDN واحد سیار (MSISDN ) شناخته می شود.
این شماره به SIM کارت شخص اختصاص می یابد.
یعنی یک ترمینال با توجه به این که می تواند SIM کارتش را تعویض نماید شماره تلفن آن هم تغییر خواهد کرد.
MSISDN شامل کد کشوری (CC ) و کد ملی ناحیه (NDC ) و شماره مشترک(SN ) می باشد .
IMSI GSM تمایز بین شماره تلفن سیار MSISDN و شناسه بین المللی مشترک (IMSI ) ایجاد می کند.
برخلاف شماره MSISDN که در اختیار همگان قرار می گیرد.
شناسه IMSI می تواند عمومی نباشد.
افراد نیز نمی توانند به راحتی از روی MSISDN شماره IMSI متناظر آن را بدست آورند.
این عمل جهت بالا بردن امنیت اطلاعات، مورد استفاده قرار گرفته است.
شناسه IMSI شامل میدان کد کشوری سیار(MCC ) ، کد شبکه ای سیار(MNC ) و شماره شناسه مشترک سیار ( MSIN ) می باشد .
MSRN VLR محلی، با درخواست MSC ، یک آدرس موقتی تحت عنوان شماره سیاحتی واحد سیاره(MSRN ) جهت مشخص کردن موقعیت واحد سیار به واحد سیار اختصاص می دهد.
( این آدرس در HLR ذخیره می شود).
این شماره جهت ایجاد ارتباط شبکه ثابت یا واحد سیار نیاز می باشد.
MSRN دارای ساختمانی شبیه به MSISDN است این آدرس شامل میدان کد کشوری که واحد سیار فعلا در آن قرار دارد (VCC ) ، کد محلی (ناحیه ای که فعلا واحد سیار در آن قرار دارد) (VNDC ) و شناسه MSC ای که فعلا با آن ارتباط است (VMSC ) و شماره مشترک که VLR آن محل به واحد سیار اختصاص داده است(VSN ) می باشد.
این شماره هویت و موقعیت واحد سیار را روی کانال ترافیکی مخفی نگه می دارد.
TMSI اگر واحد سیاری بخواهد سیگنالی را به شبکه ارسال کند.
از شماره شناسه موقتی واحد سیار (TMSI) استفاده می نماید.
با استفاده از این شناسه، شماره بین المللی مشترک (TMSI) محفوظ می ماند .
TMSI توسط VLR محلی تعرف و کد شده، همراه با شناسه ناحیه محلی(LAI ) برای واحد سیار ارسال می گردد.
بنابراین TMSI فقط در ناحیه VLR محلی معتبر است و دائما جهت تضمین حفاظت اطلاعات کاربران تغییر داده می شود .
LAI هر ناحیه محلی دارای یک شناسه می باشد.
این شناسه بطور پیوسته بوسیله ایستگاه پایگاه (BS ) ، روی کانال BCCH ارسال می گردد.
بدین صورت واحد سیار می تواند دریابد که در کدام ناحیه محلی قرار دارد.
اگر واحد سیار دریابد که موقعیت محلی اش تغییر کرده، درخواست بروز کردن اطلاعات موقعیت محلی را به VLR و HLR می دهد.
بدین ترتیب این واحد سیار است که مسئول تعیین موقعیت خود در شبکه است .
3 .4 رابط های سیستم GSM رابط کاربر در واحد سیار یک واحد سیار دارای بخش های مختلفی است .
یکی از این بخشها، بخش پایانه سیار(MT ) است که توسط همه سرویس ها مورد استفاده قرار می گیرد این بخش با شبکه ، در نقطه مرجع Um (رابط رادیوی Um ) در ارتباط است.
بطور کلی سه نوع پایانه سیار( MT ) تعریف شده است.
MTO : پایانه سیاری است که فقط امکان انتقال صدا یا داده را فراهم می آورد.
MT1 : این پایانه پیشرفته تر از MTO است و این پایانه با داشتن رابط خارجی S ، امکان اتصال به ترمینال ISDN ( TEI ) را فراهم می آورد.
ترمینالهای معمولی (TE2 ) که براساس ITU-T سری X یا V ( مثال V.24 ) کار می کنند می توانند از طریق تطبیق کننده ISDN ، (TA ) ، بهMTI متصل شوند .
MT2 : وظایف بخش TA بطور مجتمع در این واحد اعمال شده است.
بطوریکه این پایانه با داشتن رابط خارجی R ، امکان اتصال به ترمینالهای ITU-T سری X و V را فراهم می آورد .
رابط O ( رابط BSC/MSC-OMC در نقطه مرجع o ) رابط O براساس توصیه نامه X.25 که برای ارتباط تجهیزات ترمینال های داده با شبکه های سوئیچینگ بسته در نظر گرفته شده، پایه گذاری شده است.
این رابط در کانال های Kbit/s 64 استفاده می شود.
البته گاهی رابط های شبکه های سوئیچینگ خط مانند x.21 و v.24bis نیز استافده می شود .
رابط A ( رابط BSS-MSC در نقطه مرجع A ) انتقال صدا و داده بین BSS وMSC از طریق رابط A به صورت دیجیتالی انجام می شود.
این عمل براساس استانداردهای ISDN ، از طریق سیستم PCM30 صورت می گیرد.
سیستم PCM30 ، دارای 30 کانال دو طرفه با سرعت بیتی Kbit/s 64 در هر کانال و دو کانال برای سیگنالینگ و سنکرون سازی با همان سرعت می باشد.
سرعت کل در این سیستمMbit/s 048/2 خواهد بود .
رابط Abis ( رابط BTS-MSC در نقطه مرجع Abis) ارتباط BTS با MSC از طریق رابط Abis که براساس نرخ پایه رابط ها( BR ) اولیه ISDN کار می کند برقرار می شود.
در این شرایط 4 کانال Kbit/s 16 بر روی یک کانال Kbit/s 64 ارسال می شود .
رابط Um ( رابط رادیویی MS-BTS در نقطه مرجع Um ) این رابط ارتباط رادیویی بین واحد سیار و شبکه GSM را برقرار می کند .با توجه به اهمیت این رابط بخش های مختلف آن را در ادامه بررسی می کنیم .
3 .5 رابط Um این رابط بین واحد سیار و شبکه GSM قرار می گیرد و جریان اطلاعات بین MS و BTS را برقرار می کند.
ولی از نظر منطقی MS با BSC و MSC تبادل اطلاعات می نماید .
3 .5 .1 ساختمان مولتی پلکس در سیستم GSM ترکیبی از مولتی پلکس تقسیم فرکانسی (FDM ) و مولتی پلکس تقسیم زمانی (TDM ) جهت دستیابی واحد سیار به شبکه معرفی شده است .
3 .5 .1 .1 مولتی پلکس تقسیم فرکانسی (FDM ) در اروپا دو بایند فرکانسی به پهنای MHz25 برای سیستم GSM در نظر گرقته شده است.
بازه فرکانسی MHz890 تا MHz 915 جهت ارسال از واحد سیار به ایستگاه پایگاه (لینک رو به بالا) و بازه فرکانسی MHz 935 تا MHz 960 جهت ارسال از ایستگاه پایگاه به واحد سیار (لینک رو به پایین) می باشد.
از سال 2001 پهنای باند MHz10 در بازه فرکانسی MHz 880 تا MHz 890 و MHz 925 تا MHz 935 به باندهای اولیه اضافه گردید.
باندهای فرکانسی به کانالهای فرکانسی به پهنای باند KHz400 تقسیم شده اند بطوری که 124 کانال ارسال و دریافت ایجاد گردیده است.
این کانالهای فرکانسی در سلولهای یک الگوی سلولی بطور مساوی توزیع می شوند.
چگونگی توزیع فرکانسی ها در بین سلولهای الگوی سلولی بگونه ای است که فرکانس هایی که به یک سلول اختصاص می یابند، بیشترین فاصله ممکن نسبت به هم را دارند.
واحدهای سیار می توانند هر کدام از این فرکانس ها را اشغال نمایند.
فاصله کانال ارسال و دریافت یک واحد سیار MHz45 است.
3 .5 .1 .2 مولتی پلکس تقسیم زمانی (TDM ) هر کانال فرکانسی به هشت شکاف زمانی (یک قاب) با دوره ms 615/4 تقسیم می شود.
این هشت شکاف زمانی همواره تکرار می گردد.
هر شکاف زمانی دارای پهنای زمانی ms 577/0 یا طول 25/156 بیت می باشد.
داده های استفاده کننده به دسته های 148 بیتی تقسیم شده و در شکاف زمانی قرار می گیرند.
بدین ترتیب قطارهای داده در شکاف های زمانی به اندازه 25/8 بیت از یکدیگر فاصله داشته و با هم تداخل نمی کنند.
یک کانال فیزیکی با فرکانس حامل و یک شکاف زمانی معین که در هر ms615/4 تکرار می شود مشخص می گردد.
کانال فیزیکی ارسال و دریافت یک واحد سیاره، از لحاظ فرکانسی به اندازه MHz45 و از لحاظ زمانی به اندازه سه شکاف زمانی از یکدیگر فاصله دارند.
انواع قطارهای داده 5 نوع قطاره داده در سیستم GSM تعریف می شود.
قطار داده نرمال: برای ارسال پیغام در کانال های کنترلی و ترافیکی استفاده می شود .
قطار داده دستیابی : برای آماده سازی خط مکالمه استفاده می شود.
این قطار داده می تواند کوچکتر از دیگر قطارهای داده باشد.
چون نیازی نیست که MS با BTS کاملا سنکرون باشد.
قطار داده سنکرون سازی: این قطار داده توسط ایستگاه پایگاه جهت سنکرون سازی ارسال می شود.
قطار داده تصحیح فرکانس: این قطار داده توسط ایستگاه پایگاه جهت تصحیح فرکانس واحد سیار ارسال می شود .
قطار داده ساختگی: این قطار داده در یک شکاف زمانی خالی هنگامیکه داده ای ارسال نمی شود قرار می گیرد .
5.
2 کانالهای منطقی این کانالها بر روی کانالهای فیزیک تعریف می شوند.
اطلاعات مربوط به این کانالها از طریق کانالهای فیزیکی ارسال می شود.
کانالهای منطقی می توانند قسمتی از کانال فیزیکی یا کل کانال فیزیکی را اشغال نمایند.
برای مثال اگر کانال فیزیکی نرخ ارسال a 4 را داشته باشد و کانال منطقی K1 نرخ a3 و کانال منطقی K2 نرخ a را داشته باشد هر دو کانال منطقی می توانند بر روی این کانال فیزیکی ارسال شوند.کانالهای منطقی به دو دسته کلی کانال های فیزیکی و کانالهای کنترلی تقسیم می شوند .
2.
1 کانال ترافیکی (TCH ) کانالهای ترافیکی ، کانالهای منطقی هستند که پیغام ها یا داده های استفاده کننده را حمل می کنند.
داده و صدا بصورت دیجیتالی با کدینگ های مختلف منتقل میشوند.
ظرفیت انتقال برای سرویس های مختلف (انتقال صدا، پیغام کوتاه، انتقال داده، فاکس و ...
)متفاوت است بنابراین دو کانال ترافیکی تعریف می شود.
کانال Bm این کانال تحت عنوان کانال ترافیکی تمام نرخ نیز شناخته می شود و حداکثر نرخ ارسال Kbit/s8/22 در آن می باشد.
صدای کد شده و دیجیتایز شده فقط به Kbit/s 13 جهت انتقال نیاز دارد، بنابراین در چنین کانالی می توان از باقی مانده ظرفیت کانال جهت تصحیح خطا استفاده کرد.
کانال Lm این کانال تحت عنوان کانال ترافیکی نیم نرخ نیز شناخته می شود و حداکثر نرخ ارسال در آن Kbit/s4/11 می باشد.
با استفاده از این کانال، تعداد کانالها در یک باند فرکانسی داده شده دو برابر می شود .
3 .5.
2 کانالها کنترلی (CCH ) اطلاعات کنترلی از طریق کانالهای کنترلی ارسال می شوند.
این اطلاعات جهت کنترل سیستم و سیگنالینگ لازم استفاده می شود.
سیگنالینگ های معمول عبارتند از:سیگنالینگ لازم جهت آماده سازی، نگهداری، حذف کانال ترافیکی ، کنترل دستیابی کانال رادیویی و مدیریت تحرک پذیری .
از نقطه نظر سیگنالیگ، مدیریت و کنترل شبکه رادیویی سیاره،بسیار پیچیده تر از مدیریت یک شبکه ثابت می باشد و بنابراین کانالهای کنترلی به سه گروه عمده تقسیم می شوند.
1-کانال کنترلی بخش گسترده (BCCH ) 2-کانال کنترلی مشترک (CCCH ) 3-کانال کنترلی تخصیصی (DCCH ) گروه کانالهای کنترلی بخش (BCCH ) این گروه به سه کانال کنترلی تقسیم می شود: کانال کنترل پخش (BCCH ) این کانال یک طرفه است و اطلاعات از BS به MS ارسال می شود.
ارتباط بصورت نقطه به چند نقطه می باشد.
انواع اطلاعاتی که از طریق این کانال ارسال می شود.
عبارتند از:مشخصات شبکه، فرکانس هایی که توسط BS وBS های همسایه استفاده می شوند.
این کانال کنترلی دو زیر کانال نیز دارد.
کانال تصحیح فرکانسی (FCCH ) این کانال قطار داده تصحیح فرکانس را حمل می کند.
این قطار داده جهت تصحیح فرکانس واحد سیار به MS ارسال می شود .
کانال سنکرون سازی(SCH ) این کانال قطار داده سنکرون سازی را حمل می کند.
این قطار داده جهت سنکرون کردن زمانی واحد سیار به MS ارسال می شود .
کانال سنکرون سازی (SCH ) این کانال قطار داده سنکرون سازی را حمل می کند.
گروه کانالهای کنترلی مشترک (CCCH ) این گروه کانالها به کانال های کنترلی اطلاق می شود که مخابره بین واحد سیار و ایستگاه پایگاه را امکان پذیر می سازند.
این گروه به سه کانال کنترلی تقسیم می شود: کانال فراخوانی (PCH ) این کانال فقط از BS به MS ارسال می شود و هنگامیکه یک درخواست ارتباط با واحد سیار از طریق شبکه اعلام می شود مورد استفاده قرار می گیرد.
کانال دستیابی تصادفی( RACH ) این کانال به واحد سیار امکان می دهد که با استفاده از پرتوکل S-ALOHA درخواست خود را مبنی بر برقراری یک ارتباط و تخصیص یک کانال ترافیکی به شبکه ارسال نماید.
بنابراین، این کانال از طرف واحد سیار به BS ارسال می شود .
کانال پذیرش دستیابی (AGCH ) این کانال جهت پاسخ به پیغام دریافتی از BS که روی کانال RACH ارسال شده است بکار می رود.
بدین وسیله یک کانال TCH یا SDCCH که روی لینک رو به پایین ارسال می شوند، به واحد سیار اختصاص می یابد .
گروه کانالهای کنترلی تخصیصی (DCCH ) این گروه کانالها، کانالهای کنترلی نقطه به نقطه دو طرفه هستند که برای انتقال سیگنالینگ های لازم جهت کنترل مکالمه بکار می روند.
این گروه دارای سه نوع کانال می باشد: کانال کنترلی تخصیص به تنهایی ایستا(SDCCH ) این کانال هنگامیکه واحد سیار از کانال ترافیکی استفاده نمی کند و نیاز است که اطلاعات کنترلی به واحد سیار انتقال یابد، به واحد سیار اختصاص می یابد.
ظرفیت کانال Kbit/s782 است که بسیار کمتر از ظرفیت کانال ترافیکی (TCH ) می باشد.
اطلاعات کنترلی منتقل شده می توانند اطلاعات تصدیق صحت، ثبت ، بروز کردن موقعیت و داده های لازم جهت آماده سازی خط مکالمه باشند.
کانال کنترلی تخصیص متحد کند (SACCH ) این کانال همواره به موازات تخصیص کانال TCH یا SDCCH اختصاص می یابد و جهت انتقال اطلاعات سیستم با نرخ داده Kbit/s383 از طرف شبکه به سمت واحد سیار استفاده می گردد.
همچنین این کانال، انتقال داده های مربوط به قدرت سیگنال و کیفیت دریافت سیگنال را که از طرف واحد سیار به سمت شبکه ارسال می شوند بر عهده دارد.
کانال کنترلی تخصیصی متحد سریع(FACCH ) این کانال در یک دوره کوتاهی هنگامی که کانال ترافیکی بین واحد سیار و شبکه استفده می گردد، ایجاد می شود.
برای مثال هنگامی که عمل تحویل دهی می خواهد انجام شود، این کانال ایجاد شده و اطلاعات کنترلی لازم از طریق این کانال ارسال می گردد.
نرخ بیتی در این کانال Kbit/s4600 یا Kbit/s9200 است .
3 .5 .3 ساختمان سلسله مرابتی قاب ها همانطور که می دانیم هر کانال فرکانسی به هشت بازه زمانی یا شکاف زمانی تقسیم می شود.
این هشت شکاف را با هم یک قاب می گویند.
مجموعه ای از قاب ها را نیز یک چند قاب می نامند.
دو نوع چند قاب در سیستم GSM تعریف می شود.
چند قاب 51 قابی و چند قاب 26 قابی.
هر 51 چند قاب 26 قابی و یا هر 26 چند قاب 51 قابی را یک سوپر قاب گویند.
یک سوپر قاب دارای طولی به مدت 12/6 ثانیه است.
تعداد 2047 سوپر قاب که معادل 2715648 قاب است و طولی به مدت 3 ساعت و 28 دقیقه و 53 ثانیه و 750 میلی ثانیه دارد، را یک ابرقاب گویند .
کانالهای ترافیکی و کانالهای کنترلی در یک چند قاب(26 قابی و 51 قابی)تعریف می شوند و تکرار می گردند.
کانالهای منطقی، FACCH SACCH,TCH در چند قاب 26 قابی تعریف می شوند .
هشت کانال منطقی SACCH در هشت شکاف زمانی قاب دوازدهم یک یا چند قاب،ارسال می شوند.
یعنی در یک فرکانس مشخص، هشت شکاف زمانی معادل هشت کانال ترافیکی در نظر گرفته می شود و معادل این هشت کانال ترافیکی، هشت کانال منطفی SACCH در قاب دوازدهم ارسال می گردد .
هنگامیکه نیم نرخ انتقال را داریم یعنی در یک فرکانس مشخص، شانزده کانال ترافیکی داریم، شانزده کانال منطقی SACCH متناظر با آن در شانزده شکاف زمانی قاب های دوازدهم و بیست و پنجم قرار می گیرند.
داده های کانالهای کنترلی ،SDCCH، SACCH ، در چند قاب های 51 قابی PCH,AGCH,RACH, BCCH, SCH, FCCH, CBCH ارسال می شوند.
هر BSS یک شمارنده درهر سلول تعریف می کند.
این شمارنده شکاف های زمانی را می شمارد و متناظر با آن تعداد قاب های سپری شده مشخص می شود.
شماره قاب و شماره شکاف زمانی، موقعیت دقیق شکاف زمانی را مشخص می کند.
شماره قاب می تواند تا 2715648 افزایش یابد از این شماره قاب در الگوریتم های رمزنگاری استفاده می شود .
نحوه توزیع کانالهای منطقی در داخل یک یا چند قاب پیچیده است و الگوریتم ها و ترکیهای مختلفی برای توزیع کانال ها تعریف شده است.
شایان ذکر است که در یک سلول مشخص کانالهای کنترلی در هر شکاف زمانی و در هر فرکانسی نمی توانند ارسال شوند.
براساس نوع ترکیب، فرکانس و شکاف زمانی مشخص می شود.
در ترکیب نشان داده شده در این شکل، فقط بایستی در شکاف زمانی صفر و یک فرکانس مشخص ،کانالهای کنترلی ارسال شوند .
بعد از عمل سنکرون سازی، ایستگاه پایگاه، از طریق کانال منطقی BCCH ، اطلاعات لازم را در مورد کانال فیزیکی که کانالهای منطقی بر روی آن ارسال می شوند و نوع ترکیب کانالهای منطقی را در اختیار واحد سیار قرار می دهد .