سیستم های مخابراتی تلفن همراه

مخابرات بی سیم در سال 1987 با اختراع تلگراف بی سیم توسط ” مارکنی ” آغاز شد و اکنون پس از گذشت بیش از یک قرن سومین نسل از سیستم های مخابرات بی سیم یعنی سیستم های مخابرات فردی یا PCS ( Personal Communication System ) پا به عرصه ظهور گذاشته است . اکنون فناوری های مخابرات سیار تا به آنجا پیش رفته است که کاربران این چنین سیستم هایی با استفاده از یک ترمینال دستی کوچک ( Handset ) می توانند با هر ** در هر زمان و هر مکان ، انواع اطلاعات ( صوت ، تصویر ، دیتا ) را مبادله کنند این ارتباط که به صورت سیار است مستلزم دستگاه ها و سیستم هایی می باشد که هم به عنوان گیرنده فعالیت کنند و هم فرستنده .

در کلیه تشکیلاتی که از سیستم های رادیویی سیار بهره برداری می کنند عموما واحدهای سیار نیاز به برقراری ارتباط رادیویی با یک ایستگاه کنترل کننده مرکزی دارند . در این سیستم ها تعداد زیادی کاربر سیار با مرکز ثابت مربوط به خود در تماس هستند و تشکیلات مختلف باید بطور همزمان و بدون ایجاد تداخل با یکدیگر قادر به برقراری تماس مورد نیاز باشند . در این سیستم ها نیاز به آنتن هایی داریم که به صورت همه جهته و در موازات سطح زمین از ایستگاه ثابت ، اطلاعات را پخش و جمع آوری نمایند و آنتن های سیار هم پایه با راندمان مناسب جهت نصب روی واحد سیار باشند . در محیط های شهری امواج رادیویی باید قدرت نفوذ و انتشار از میان ساختمان های مرتفع را داشته باشند . همچنین به دلیل محدودیت در باند های رادیویی باید بتوان از باندهای رادیویی مشابه در شهرهای مختلف که در فاصله مناسبی از یکدیگر قرار دارند به صورت مکرر استفاده کرد .

در اکثر سیستم های عملی ،جهت برقراری سیستم های عملی جهت برقراری ارتباط مناسب با واحدهای سیار لازم است تا از یک دستگاه رادیویی مرتفع جهت ارسال و دریافت پیام ها استفاده شود ، اما به دلیل عملی نشدن این مسئله غالبا ارتباط بین دفتر مرکزی و ایستگاه رادیویی مورد نیاز از طریق یک واسط صورت می گیرد . در سیستم های سیار چون زمان دریافت پیام مشخص نیست ، معمولا گیرنده ها آماده دریافت پیام هستند . در این راستا باید شبکه ای طراحی شود که تمام نیازهای فوق را برآورده سازد .

شبکه های سلولی

سیستم های مخابراتی سیار مورد استفاده در یک منطقه جغرافیایی باید به گونه ای باشد که از لحاظ مخابراتی تمام منطقه را تحت پوشش قرار دهد و اصطلاحا هیچ نقطه کوری از دید امواج رادیویی باقی نماند . از طرف دیگر اختصاص فرکانس های کاری مورد استفاده باید به صورتی باشد که تداخل فرکانسی در سیستم ایجاد نشود . بنابراین هنگام پیاده سازی یک سیستم موبایل در یک منطقه جغرافیایی ، منطقه مربوطه را به مناطق کوچکتری به نام سلول تقسیم می کنند . آنگاه فرستنده را در داخل سلول قرار می دهند . در این صورت سرویس دهی تنها در منطقه ای که سلول بندی شده است میسر می شود . شبکه های سلول دو مزیت دارند :

1. استفاده مجدد از فرکانس کاربر با رعایت فاصله جغرافیایی : یعنی اینکه در محدوده سلول های مختلف از یک فرکانس کاری می توان استفاده کرد و لزومی ندارد فرکانس های متعدد تعریف کنیم .
2. شکافتن سلول ها : به این معنی که در طرح اولیه شبکه سلولی مخابرات سیار ، سلول را بزرگ انتخاب می کنند و در صورت افزایش مشترکان سلول را می توان به سلول های کوچکتری تقسیم کرد و در اصطلاح سلول را شکافت و با گذاشتن پست های فرستنده- گیرنده اضافه ، تعداد مشترکان را افزایش داد .

تاریخ کامل مخابرات بی سیم به چهار دوره تقسیم می شود :

1. دوره قبل از همگانی شدن این سیستم
2. سیستم های آنالوگ نسل اول
3. سیستم های دیجیتال نسل دوم
4. سیستم های دیجیتال نسل سوم (PCS )

دوره های ماقبل از همگانی شدن سیستم های مخابرات بی سیم از سال های 1950 شروع شده و تا سال 1960 ادامه یافت در این دوره از مخابرات سیار برای کاربردهای پلیسی ، نظامی و هواپیمایی استفاده می شد و تجهیزات ارسال و دریافت ، حجیم و گران قیمت بود .

نسل اول در سال های 1970 تا 1980 بر پایه تکنولوژی آنالوگ و استفاده از مفهوم سلولی پدید آمد . ایده اساسی در مخابرات سیار سلولی MCS ( Mobile Cellular System ) استفاده مجدد از طیف فرکانسی در مناطقی است که به اندازه کافی از هم دورند . استفاده از مخابرات سیار سلولی ، باعث افزایش ظرفیت سیستم ، کاهش هزینه ، بهبود کیفیت سرویس و کاهش توان مورد نیاز شد . انواع مختلفی از این سیستم های آنالوگ با نام های گوناگون TACS , Aurora , NMT , AMPS , NEC و … وجود داشت . اما مهمترین و رایج ترین شکل سیستم های آنالوگ ، سیستم AMPS است . سیستم AMPS در سال 1978 راه اندازی شد . این سیستم در باند فرکانسی 800 تا 900 مگاهرتز کار می کرد و دارای 666 کانال دو طرفه با پهنای باند 30 کیلو هرتز و مدولاسیون FM ، آنالوگ بود . با افزایش بیش از حد تقاضا، سیستم های آنالوگ نسل اول قادر به تامین ظرفیت مورد نیازبرای برخی مناطق شهری نبودند . از معایب و کمبودهای AMPS مساله ظرفیت این سیستم است . همچنین از اشکالاتی که در این سیستم ها وجود دارد ضعف امنیتی آن ها است . به طوری که به متقلبان مجال استفاده غیر مجاز را می دهد . این اشکالات در سیستم های دیجیتالی نسل بعد بر طرف شده است . به علاوه سیستم های دیجیتال نرخ بیت و سرعت بالاتری دارند و حجم اطلاعاتی بیشتری را می توان در کانال های آن مبادله کرد . با توجه به ظهور سیستم های دیجیتال سیستم AMPS چندان مورد استفاده نخواهد بود . سیستم های نسل دوم در سال های 1980 و 1990 با استفاده از تکنولوژی دیجیتال تحقق یافت . COSM اولین استاندارد GSM تمام دیجیتال در دنیاست . این سیستم در سال 1992 در اروپا به بهره برداری تجاری رسید . در این سیستم موبایل از فرکانس های 890 تا 915 مگاهرتز و پست های ارسال و دریافت از فرکانس های 935 تا 960 مگاهرتز برای ارسال سیگنال استفاده می کنند .

شبکه هوشمند چیست؟

شبکه هوشمند یا ‌‌Intelligent Network‌) IN) از لحاظ ساختار به گونه‌ای است که در لایه‌ای بالاتر از شبکه‌های معمول مخابرات (شبکه تلفنی، همراه، دیتا) قرار می‌گیرد و مشترکان می‌توانند از انواع خدمات آن، به آسانی و با سرعت استفاده کنند.‌

این شبکه از گره‌های سخت‌افزارهای و نرم‌افزاری تشکیل شده است تا با استفاده از پروتکل‌های خاص، امکان ارائه سرویس های ویژه را برای مشترکان تلفن ثابت و همراه فراهم شود.‌ اگر بخواهیم دقیق‌تر بگوییم، شبکه هوشمند از یک سیستم یکپارچه برای ارائه سرویس‌های مخابراتی تشکیل شده و قادر است انواع مختلفی از سرویس‌های جدید را در حداقل زمان به مشترکان ارائه کند. این مسئله امروزه یکی از اهداف شبکه‌های مخابراتی است.‌

شبکه هوشمند از چند عنصر فیزیکی مثل مرکز کنترل سرویس (‌SCP)، مرکز سوییچینگ سرویس (‌SSP)، نقطه ایجاد سرویس (‌SCEP) و مرکز مدیریت سرویس (‌SMP) تشکیل یافته است و تجهیزات هر یک از این عناصر در داخل سایت‌های شبکه نصب می‌شوند.‌

مزایای شبکه‌ هوشمند

طبیعی است که تفاوت‌های این شبکه با شبکه‌های دیگر، قابلیت‌های خاصی را نیز در بردارد و به همین خاطر می‌توان مزایا و ویژگی‌های خاصی را برای آن در نظر گرفت که به طور خلا‌صه عبارتند از:

• جداسازی اعمال مربوط به سرویس از سوئیچ‌های تلفنی به منظور یکنواخت‌کردن نحوه استفاده از آن‌ها
• ارائه سریع سرویس‌ها در بازار رقابتی‌
• افزایش درآمد برای اپراتورها
• بالا بردن تعداد مکالمات موفق
• استفاده موثر از منابع شبکه
• مدیریت قابل انعطاف بر روی سرویس‌ها‌
• امکان کنترل پارامترهای ارائه سرویس از طریق مشترک