الاتصالات المتنقله

Admin المساهمات : 33 تاريخ التسجيل : 31/10/2018

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
تجدون في هذا الموضوع كل مايخص مادة الاتصالات المتنقله
أتمنى لكم التوفيق
بإشراف المهندس امين المشدق

Admin المساهمات : 33 تاريخ التسجيل : 31/10/2018

تاريخ الهواتف النقالة
تبدأ الجهود المبكرة لتطوير الإذاعة الهاتف والتكنولوجيا من أجهزة الراديو في اتجاه اواثنيان في المركبات واستمر حتى ظهور الهواتف النقالة الحديثة و الخدمات المرتبطة به .وكان Radiophones لديها تاريخ طويل ومتنوع واقد تم تطوير الهاتف المتنقل على يد هاذي الشركه وكان لها دور مهم في القدرات وتحسين التكنولوجيا على مر السنين. وتسمى هاذي المرحله مرحلة راديو الاتصالات الهاتفية
و يمكن تصنيف نظام الارسال الراديوية المتنقلة كما يلي :
ا. نظام ارسال بسيط وفيها يتم الاتصال في اتجاه واحد وظم البيجر خير مثال على ذالك حيث تستقبل الرسائل ولا يتم الرد عليها
2. نظم ارسال نصف مزدوجة وفيها يتم الاتصال في اتجاهين وحيث ان هاذه الانضمة تستخد قناة راديوية واحدة للارسال و الاستقبل يعني في وقت يمكن للمشترك ان يرسل او انا يستقبل ومثال
ذالك اجهزة الشرطة
3. نظم ارسال مزدوج وفيها يتم الاتصال المتزامن بين المشترك والقاعدة الثابته حيث يتم الارسال والاستقبال في نفس الوقت با استخدام قناتين منفصلتين ومثال ذالك نظام الاتصال المتحرك غي GSM ظهور الخدمات التجارية للهاتف المحمول

في عام 1956 ، وهو أول نظام أوتوماتيكي كامل للهاتف المحمول تم تطويره من قبل إريكسون والتي تم إصدارها تجاريا في السويد. وكان هذا أول نظام لا تتطلب أي نوع من التحكم اليدوي في المحطات القاعدية ، ولكن كان العيب في وزن الهاتف وكان لها من العملاء 150في بداية ضهورها و 600 عندما أغلقت في عام 1983. وفي عام 1958 بدأ الاتحاد السوفياتي نشر خدمات الهاتف المحمول خصيصا لسائقي السيارات ووضعت الهاتف النقال على نظام حديثا في مترو الأنفاق وفي عام 1970 تم نشرها في 30 مدينة في الاتحاد السوفياتي آخر إصدارات مطورة من النظام لا تزال تستخدم في بعض الأماكن من روسيا بوصفها نظام التوصيل. ومن عيوب النظام الراديوي التقليدي
. خدمة هاتف السيارة الواحدة
. الاجهزة غالية وضخمة وثقيلة
. لاتوجد قابلية للمنولة او التسليم
. درجة الخدمة سيئة
. جودة الكلام او التخاطب منخفضه
. القدرة او السعة منخفضه
. سوق عالي الاشباع
. لايوجد اعادة استخدام التردد
. مستوى القدرة ليس امنا
. ارسال واستقبال جائع للقدرة

الجيل الأول (الشبكات الخلوية)

التنمية التكنولوجية التي ميزت الجيل الأول من الهواتف النقالة للجيل السابق واستخدام مواقع متعددة الخلايا ، والقدرة على تحويل المكالمات من موقع واحد إلى آخر ومع مرور السنين تزايد المطلب العام للخدمات الردايوية المتنقلة بينما ضل طيف التردد المخصص لها محدود ونتيجة لهذا ضهرت تقنية جديدة لضبط هذا الوضع وهي نظام الراديوي الخليوي المتنقلة التي يمكن ان تستوعب العديد من المشتركين عندما يتم تركيب اتصال راديوي خليوي مفروض على منطقة جغرافيه حيث اعتمدت هذه النظم على التقنية التماثلية . وشمل هذا النظام تغير انتقال السلطة في كل من المحطات الهواتف الخلوية وأجهزة الهاتف (التي يسيطر عليها المحطات القاعدية) ، مما سمح للنطاق وحجم الخلية ان تختلف. ونظرا لأن النظام موسع أدى إلى مزيد من الخلايا ، أصغر حجما وبالتالي أكثر قدرة واستخدمت هذه التقنية من بداية الثمانينات وحتى الآن حيث تستخدم الهواتف الخلوية ترددات راديوية متغيرة بطريقة مستمرة لنقل أصوات المستخدمين. حيث يتيح ذلك الاتصال المتعدد لأكثر من هاتف خلوي بمحطة الإرسال حيث يستخدم كل هاتف تردد مختلف كما هو موضح في الأشرطة الملونة والانقطاع في تلك الأشرطة يشير إلى أن استخدام تلك القنوات لا يكون بشكل دائم. هذه الطريقة من الاتصال كانت ناجحة لأنها استخدمت في نقل الأصوات أكثر منها لنقل البيانات. وتعتمد فكرة عملها على تخصيص قناة ذات ترددات مختلفة لكل مشترك ويبلغ عدد القنوات لكل محطة إرسال 832 قناة يفصل بين كل قناة والأخرى نطاق ترددي بعرض 30 كيلو هيرتز. وتبنى النظام الخليوي التقنيات التالية :
.اعادة استخدام التردد
. ضبط التحكم في القدرة
. مقطع الخلية
. تقسيم الخلية
. التسليم والمناولة

و يمكن تلخيص ما تم في هذا الجيل من النظمم المتنقلة في النقاط التالي

. الاعتماد على التقنية التماثلية
. تطاقات مختلفة من تردد التشغيل
. نظم غير متوافقة
. معاناة من تشبع السعة اول القدرة
. محدد بالخدمة الصوتيه
. جودة الارسال غير كافية
. لا تشفير
. استخدام التعديل الترددي
. تعدد الوصول بتقسيم التردد في تقنية الارسال

الجيل الثاني ( الشبكات الرقمية )

بدأ استخدام تقنية الاتصال اللاسلكي الرقمي مع بداية التسعينات وتعتمد هذه التقنية في تحويل الأصوات إلى سيل من (0 و1) Bits لترسل فيما بعد لاسلكياً. هذه التقنية وفرت وسيلة جيدة لنقل البيانات لاسلكياً. و تعتمد هذه التقنية على استخدام قناة واحدة لأكثر من مستخدم في نفس الوقت حيث تقسم الإشارة اللاسلكية إلى شرائح من البيانات تحمل كود بعنوان المستخدم للهاتف الخلوي. وإثناء انتقالها إلى المستقبل تتوزع الشرائح على نطاق الترددات ثم يعاد تجميعها عند الاستقبال. ويسمى هذا بالنظام الشامل للاتصالات اللاسلكية يخصص لكل مستخدم حيز زمني متكرر كما في الشكل المقابل حيث يمثل كل شريط قناة وكل لون الحيز الزمني المتكرر. وبهذا يتمكن المستقبل من الفصل بين الترددات

المقياس

1. المعيار الخليوي الرقمي الاوروبي باد هاذا النظام العمل في كل اوروبا سنة 1991م بعرض نطاق ترددي جديد وهو 900 ميجاهرتز لخدمة الهاتف الخليوي
2. المعيار الخليوي الامريكي في اخر سنة 1991م وفي الناحية الاخره تم تركيب اجهزة نظام رقمي خليوي في معظم المدن الامريكية
3. المعيار الخليوي الامريكي تم تطوير نظام رقمي خليوي يعتمد على تقنية تعدد الوصول بالتقسيم الشفري من قبل شركة كوالكوم والذي اعتمد كمعيار مرحلي مؤقت
4. النظام الياباني الرقمي الخليوي وكذالك نظام الهاتف الخليوي اليدوي الشخصي
5. الخدمة اللاسلكية في اوربا

الاهداف

يمكن تلخيص اهداف الجيل الثاني كما يلي :
. المقياس الموحد
. التجوال الدولي
. القدرة الضخمة
. تقنية التشفير الرقمية
. قوى الضوضاء والتداخل
. المدى المحسن للخدمات
. اجهزة بتكلفة منخفضة
. الاستهلاك الكهربائي المنخفض
. محطات طرفية ذات وزن خفيف
. ارسال رقمي متعدد الوصول بتقسيم الزمن
. توافق الشبكة الرقمية متكاملة الخدمات

الجيل الثالث ( شبكات البيانات عالية السرعة )

وباستخدام الهواتف أصبحت أكثر انتشارا وبدأ الناس في استخدام الهواتف النقالة في حياتهم اليومية ، من الواضح أن الطلب على خدمات البيانات (مثل الوصول إلى الإنترنت) يتزايد. وعلاوة على ذلك ، إذا كانت الخبرة المكتسبة من خدمات النطاق العريض الثابتة لن يكون هناك أيضا الطلب على البيانات بسرعة أكبر من أي وقت مضى . والتكنولوجيا 2G كان قرب مكان ما يصل الى هذا العمل ، حتى بدأت هذه الصناعة للعمل على الجيل القادم من التكنولوجيا المعروفة باسم 3G. الفرق الرئيسي الذي يميز تكنولوجيا الجيل الثالث 3G من الجيل 2G هو استعمال علبة تبديل بدلا من الدوائر التبديل لنقل البيانات . و باستخدام تقنية الجيل الثالث يصبح بالامكان نقل البيانات لاسلكيا بسرعات اكبر من السرعة الحالية والتي تبلغ 10 كيلوبت في الثانية.. حيث يمكن أن تصل سرعة نقل البيانات إلى 400 كيلوبت في الثانية. وتعتمد هذه التقنية على تطوير شبكات الـ GSM فبدلاً من إرسال البيانات على قنوات مخصصة تقوم تقنية الاتصال العريض النطاق بتقسيم المعلومات إلى حزم ثم ترسلها على أحد القنوات المتاحة. كما هو موضح بالشكل تقسم الإشارة اللاسلكية إلى شرائح من البيانات (المريعات الملونة) لترسل على نطاقات ترددية مختلفة ثم يعاد تجميعها عند الاستقبال. وفي البداية اطلق على هاذا الجيل مسمى FPLMTS حيث ادى تحديد نطاقات الطيف الترددي الاساسي حول العالم وهي النطاق الاول من 1885 الي 2025 ميجاهرتز والنطاق الثاني من 2110 الى 2200 ميجاهرتز وبالتوازي مع هاذا يعمل المعهد الاوربي للمواصفات القياسية للاتصالات على تعريف النظام العالمي لاتصالات المتنقلة ويتوقع ان يكون النظامان متوائمين اول متطابقين واخير تمت تسمية هذا الجيل IMT200F بواسطة الاتحاد العالمي للاتصالات

الاهداف

يمكن تلخيص الاهداف اهداف الجيل الثالث للاتصالات المتنقلة في النقاط التالية :
. المقياس او المعيار الموحد
. التجوال الموحد
. خدمات الوسائط المتعددة
. المجموعة اليدوية العالمية الموحدة
. البيئة المتعددة
. نمط تحويل حزم البيانات ودائرة الحدمات

المقياس

يمكن تلخيص المقياس المستخدم مع هاذا الجيل من الاتصالات المتنقلة في النقاط التالية :
. نمط التسلسل المباشرة الذي يستند على تعدد الوصول العريض النطاق بالتقسيم الشفري
. نمط متعدد النقل او الحمل يستند على تعدد الوصول بالتقسيم الشفري 2000
. نمط تقسيم الزمن المزدوج يعتمد على تقسيم الزمن وتعدد الوصول بالتقسيم الشفري
. المجموعة اليدوية العالمية الموحدة
. البيئة المتعددة

مصطلحات هامة

تقنيــــــة الجيــــل الثالــــث
الوصول المتعدد بالتقسيم الكودي العريض النطاق
معدل المعلومات المحسنة للارتقاء العالمي
تقنيــــة الجيـــل الثانــي

المقياس العالمي للاتصالات الخلوية
الوصول المتعدد بالتقسيم الكودي
الوصول المتعدد بالتقسيم الزمني

تقنيــة الجيــل الأول

نظام الهاتف الخلوي المتطور
الوصول المتعدد بالتقسيم الترددي

Admin المساهمات : 33 تاريخ التسجيل : 31/10/2018

شرح عن نظام GSM
ما معنى GSM ؟
كلمة GSM اختصار لـ Global System for Mobile Communication و إذا أردنا أن نترجمها حرفيا إلى العربي فهي تعني النظام العالمي للأنصال المتحرك (الجوال), و هي الشبكة الحالية المتوافقة المواصفات في جميع بلدان العالم.
كيف تعمل شبكة أل GSM ؟
مقدمة :
هذا القسم سوف نشرح فيه كيفية عمل شبكة أل GSM , هذه الكيفية متوافقة للشبكات التي تعمل على تردد 900 ميجا هرتز GSM900 أو التي تعمل على 1800 ميجا هرتز GSM1800 أو 1900 ميجا هرتز GSM1900 لان البنية التحتية للشبكة بالضبط متشابهه .أجزاء الشبكة:
لكي تفهم كيفية عمل شبكة أل GSM من الضروري عليك أن تعرف مكونات الشبكة , و التي تتكون من عدة أجزاء تعمل مع بعضها , هيا بنا لنتعرف على هذه الأجزاء:
1- المحطة المتحركة Mobile station ,
وهي عبارة عن جزأين.
الهاتف المتحرك (الجوال) و يسمى ME Mobile Equipment
البطاقة الذكية ( الشريحة ) و تسمى SIM Subscriber Identity Module
2- النظام الفرعي للمحطة أساسيه Base Station SubSystemو هي عبارة عن مجموعه من :
المحطات الفرعية BTS Base Terminal Station
وتسمى أيضا Base Transceiver Stationأو ما يعرف بالهوائيات و القنوات المتواجدة في الميدان , أل BTS يحتوي على جهاز الإرسال/الاستقبال الذي يعرف لنا الخالية التي سوف تعطي جهاز الموبايل (الجوال) إشارة الراديو التي سوف يرسل و يستقبل عليها , ال BTS مربوط مع أل BSC الذي سوف نشرحه لاحقا .
يجب علينا إن نرتب أل BTS's بشكل يمكنا من تكوين خلايا.كل BTS يخدم خلية ,اى مكان على سطح الأرض يمكن أن يغطى بخليه أو عدة خلايا . إن ابعد نقطة يستطيع أن تغطيها وحدة أل BTS تقريبا 8 كم و تكون عادة في الأماكن الخارجية الغير مزحومة مثل القرى أو ضواحي المدن .

3- محطة النظام الفرعي للشبكة NSS Network Station SubSystem
و هو يعتبر العقل للشبكة , و تكمن فيه أنظمة الفواتير و خدمة توجيه الاتصال إلى الشبكات المراد تحقيق الاتصال معها
و يتكون أيضا من أجزاء أخرى و هي
مركز تبديل (تحويل ) مكالمات الموبايل (الجوال)MSC Mobile Switching Center
ويعمل كبدالة اعتيادية مثل المتواجدة في نظام الهواتف السلكية بالاضافه إلى أن المركز يوفر جميع الوظائف التي يحتاجها الموبايل (الجوال) مثل:
هل الموبايل مسجل مع الشبكة أو ما يعرف بالـ Registration
و أيضا التخويل و هل الموبايل مصرح له باستخدام الشبكة أو ما يسمى بال Authentication ,
أيضا يقدم وظيفة تحديث موقع الموبايل (الجوال) في الشبكة أو ما يعرف بال Location Updating
و التسليم بين أل BTS's و ما يعرف بال HandOvers
و يقدم لنا وظيفة توجيه أو تحويل الاتصال للمشتركين المتجولين romaing subscriber
أل MSC يقدم لنا الاتصال و الربط مع الشبكات المحليه الثابتة مثل شبكة مقسم الهواتف السلكي PTSN أو الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة. ISDN
لغة التخاطب بين هذه الخدمات في الشبكة هي النظام الاشاري رقم سبعه أو مايعرف بال Signalling System number 7 SS7 و هي أيضا في الشبكات السلكية كمقسم الهاتف .
هذا المركز هو النظام الذي تتحدث إليه جميع أل BSC's.
سجل المقر الرئيسي (الموطن) HLR Home Location Register
و هو عبارة عن سجل دائم تحفظ فيه الإعدادات الخاصة لكل مشترك للتمكين الشبكة من التحكم في الاتصال الخاص للمشترك مثلا هل المشترك محول مكالماته أو هل عنده خدمة الانتظار أو الخ و أيضا يوفر سجل مخزن فيه مكان الموبايل (الجوال) الحالي , الشبكة تحتوي على HLR واحد , ولكن يمكن أن نوزع عدة HLR's بمعنى إنهن متماثلات .لمحة عن IMEI :
هو رقم خاص لكل جهاز موبايل (جوال) ME يوضع بواسطة المصنع , هذا الرقم يرسل مع كل اتصال يعمله الموبايل (الجوال) إلى الشبكة و هو عادة يكتب خلف بطارية الجهاز و يتكون من النمط التالي
X X X X X X - X X - X X X X X X - X

ولكن تم تغيير النمط الحالي من قبل اتحاد الاتصالات العالمي ITU إلى التالي
X X X X X X X X -X X X X X X - Xكيف تعمل شبكة أل GSM ؟
عندما نشغل جهاز الموبايل (الجوال)MS فإنه يحاول أن يتصل بالشبكة , على أمل أن تسمح له أو تخوله الشبكة من استخدام مواردها .
هذا يمكن إن يحدث بالنسبة لشبكتك الأم أو حتى إذا كنت في حالة تجوال roaming و تستخدم خدمات شبكه غير شبكتك الأم.
إن جهاز الموبايل (الجوال) MS يعمل هذا الشى بالاتصال مع أل BTS الموجود في نفس المكان أو بمعنى أخر أل BTS المغطي لهذه المنطقة المتواجد بها الموبايل .
تقوم أل BTS's بشكل اعتيادي ببث (إرسال) الترددات و ذلك لتمكين الموبايل MS من التقاط الإشارة الأقوى .
إن أل HLR يخبرنا عن أل VLR و ماذا يعرف ؟
أين الموبايل (الجوال) MS ؟
أن أل VLR يحتوي على ما يسمى بال LAC Location Area Code كود المناطق و هو عبارة عن كود للمناطق التي تغطيها كل خليه أو مجموعه من الخلايا .
أل VLR ينشأ صفحة تحتوي معلومات عن الموبايل MS ويرسلها إلى MSC و هذا يحدث عندما يغير الموبايل موقعه من مكان إلى أخر و أل MSC يحدث أل HLR بأخر موقع للموبايل .
الموبايل دائما يكون على اتصال مع أل PCH Paging channel لذلك الموبايل دائما يحصل على مكالمات و يستقبلها إذا الاتصال القادم إلى الموبايل MS يبدأ دائما من عند HLR هذا التصال يحدث بسهوله لان كل شبكه تعرف أين HLR الخاص بها و أيضا تعرف رقم الموبايل المشترك لديها MS و لهذا لانهتم الابهم فالاتصال يذهب اليهم اولا و لايهتم في البداية بموقع الموبايل MS الحالي لان التبديل أو تحويل المكالمه سوف يتم عن طريق MSC مثال على ذلك شخص يتصل من الصين على رقم موبايل في هولندا و هذا الموبايل حاليا ليس في هولندا بل هو متواجد في اسبانيا كيف يتم الاتصال .؟؟؟؟
كالتالي.....
الشخص الذي في الصين سوف يتصل على رقم الموبايل في هولندا
الاتصال سوف يذهب أل شبكة الموبايل في هولندا وبالتحديد إلى MSC
و أل MSC سوف يخاطب أل HLR ماهو أخر تحديث لديك عن موقع الموبايل
أل HLR سوف يخبره إن أخر معلومات لديه انه متواجد في اسبانيا على الشبكة الاسبانية
ياترى كيف عرف أل HLR ??? لان أل VLR اسبانيا التقط إشارة الموبايل الهولندي و حولها إلى أل MSC إلى الاسباني و بدوره حول المعلومات عن موقع الموبايل إلى شبكته الأم في هولندا و الشبكة حفظت المعلومات الجديدة في أل HLR ....
أل MSC سوف يحول الاتصال إلى الشبكة الاسبانية
وفي الشبكة الاسبانية سوف يستلم أل MSC الاتصال و يحوله إلى الموبايل الهولندي المتواجد في
اسبانيا..
إذا من هنا اتضح لنا فائدة أل HLR و أل VLR
النقطة الاخيره في هذا الدرس
هو عندما نقوم بإغلاق الموبايل MS , الشبكة سوف تتذكر أخر موقع كان متواجد فيه الموبايل MS
إذا لم تتلقى الشبكة اى إشارة بأن الموبايل MS أُغلق فأنها تستمر بالاعتقاد إن الموبايل يتصل على قناة تحديد الموقع PCH و لاتاكد من ذلك تقوم الشبكة بتحديد وقت يقوم فيه الموبايل MS بأرسل فيه رسالة بأنه متواجد على الشبكة .
هذا بشكل مبسط

Admin المساهمات : 33 تاريخ التسجيل : 31/10/2018

طرق الارسال والاستقبال فى النظام اللاسلكية
اول نوع : ويكون فيه المرسل يقوم بالارسال فقط وذلك طوال الوقت
مثل التليفزيون والراديو

والنوع الثانى : ويكون المرسل والمستقبل يرسلو ويستقبلوا ولكن ليس فى
نفس الوقت يعنى لابد من تحديد الاول اذا كنت تريد ان ترسل ولا
تستقبل . وهذا يكون على نفس ال Channel
مثل لاسلكى الشرطة

و النوع الثالث : ايضا المرسل والمستقبل يرسلوا ويستقبلوا ولكن هذا
يتم فى نفس الوقت وعلى قناتين مختلفتين 2Channel

وهنا نرى التقنيات المستخدمة فى النظم اللاسلكية.

وهنا نرى كل نوع من الانواع هذة ونرى طريقة استخدامه ونتعلم ايضا في ماذا نستخدم ال GSM

النوع الاول وهو frequency division multiplexing او FDM

وهو تقسيم الباند الى مجموعة من ال carrier بحيث يكون لكل user ال carrier الخاص به سواء كان يتكلم ام لا . وهذا يترك ال capacity قليلة جدا

و النوع الثانى وهو time division multiplexing اوTDM

وهي تقسيم الـ channel لعدد من الـ time slots
وكل user له الـ time slot الخاص به سواء كان يتكلم ام لا .وايضا كانت هناك نفس المشكلة وهى صغر ال capacity
.
لو فرضنا ان الباند المسموح له من 900 mhz الى 1000 mhz
يعنى المسموح له هو 100 mhz وهذا ال frequency الذي يحمل عليه الاشارة طبعا وليس الاشارة نفسها. لأرسال اى معلومة لن يتم ارسالها على ال 100 mhz ولكن سوف يحتاج الى ارسال اكثر من معلومة فى نفس الوقت اذا قسمنا ال 100 ميجا الى 10 اقسام سوف يكون من الممكن ارسالها ل 10 مستخدمين مرة واحدة فى نفس الوقت .(لن يكون من الممكن ارسال ل 2 مستخدمين على نفس التردد فى نفس الوقت لانه سوف يحصل تداخل )
اذا قسمناهم الى 100 قسم أي من الممكن ارسال ل100 مستخدم مرة واحدة.هنا زودنا العدد لانستطيع تقسيمها الى عدد كبير جدا وذلك بسبب انه كلما التردد ل 2 مستخدمين يقرب من بعضه كلما كان السبب في تشويش وتداخل اذا لابد ان نجعل فى ال GSM كل carrier يساوى 200 هرتز ..
بالنسبة للوقت غير قابل للتقسيم بالمعنى المفهوم لكن ارسال اشارة على تردد معين وبعدها ارسال اشارة تانية على نفس التردد وبعدها مباشرة اشارة ثالثة على نفس التردد وهكذا سيكون تم الارسال على نفس التردد من غير وجود اي تداخل وهذه نظرية عمل ال TDM.طبعا من الممكن عمل اكثرمن مستخدم ولن يحصل أي تأخير .

يوجد الأن ملايين من الناس يحملون موبيلات .. ومطلوب حجز لكل شخص تردد خاص به بهذا لن تكون العملية ناجحة اذا مالحل ؟

النوع التالت
ال frequency division multiple access او FDMA
وهي مثل الـ FDM ولكن ليس كل user له الـ carrier الخاص به بمعنى انه يتم تبادل الـ carriers في حين وجودها خاليه

النوع الرابع
ال time division multiple access او TDMA
وهي تقسيم الـchannel الواحدة لعدة frames
وكل frame يحتوي علي عدد من الـ time slots
وكل user له الـ time slot الخاص به ولكن كل مجموعة
من الـ users تشترك في radio frequency واحدة
وعددهم ثابت . وهذا النوع غير مستخدم غالبًا

النوع الخامس
ال time division multiple access/frequency division multiple
access
او TDMA / FDMA
وهي من مسماها مزيج بين النوعين ونقوم فيها بتقسيم كل band الى عدة channels وكل channel لعدة frames و كل frame لعدة time slots وكل user يرسل في time slot واحد
ولحساب عدد user يتم حساب عدد الـcarriers مضروب في
عدد الـ time slots للـ frame الواحد
وفى اى وقت نقول فيها TDMA المقصود
TDMA / FDMA

Admin المساهمات : 33 تاريخ التسجيل : 31/10/2018

مشاكل الإرسال و بعض حلول المشاكل

•الفقدان المساريPath loss
تنتشر الموجات الراديوية كما ينتشر الضوء في الفراغ بخطوط مستقيمة وبسرعة (سرعة الضوء بالms) ولا تعتمد هذه السرعة على التردد . وعند وجود خط مستقيم ومباشر بين المرسل والمستقبل يسمى خط الرؤية(LOS) line of sight وفي عدم وجود عائق فإن قدرة الإشارة المستقبلةPr الفقد مع ازدياد المسافة d الفاصلة بين المرسل والمستقبل وتتناسب طردياً مع مربع المسافة بالعلاقةPr تتناسب مع Id² وتعرف هذه العلاقة بقانون التربيع العكسي inverse square law . وفي وجود عوائق بين المرسل والمستقبل تصبح الحالة أكثر تعقيداً . وحتى في عدم وجود أي عائق بين المرسل والمستقبل فإن قدرة الإشارة تتأثر ويعتمد الفقد فيها على عوامل أخرى كطول الموجة للإشارة المرسلة والكسب gain لهوائيات المرسل والمستقبل . وتؤثر كذلك العوامل الجوية كالمطر ونسبة الرطوبة والغبار والدخان والضباب والثلوج في قوة الإشارة تأثيراً سلبياً ويزيد فقدها مع زيادة التردد .
• الحجب والتظليل Blocking and shadowing

عند اقتراب المحطة المتنقلةMS كثيراً من هوائي محطة قاعدية BTS تابعة لمشغل آخر (شبكة غير التي تنتمي إليها المحطة المتنقلة) واستخدام ترددات قريبة من التردد المخصص للمحطة المتنقلة فإن إرسال المحطة القاعدية يغطي على استقبال المحطة المتنقلة فيحدث انقطاع بين للاستقبال وهو ما يسمى بالحجب blocking . ويحدث الحجب عادة عندما يكون هوائي المحطة القاعدية على مستوى الأرض أي مقارباً لمستوى ارتفاع المحطة المتنقلة . وفي وجود عوائق كبيرة (بأبعاد أكبر من طول الموجة) يحدث نوع من الفقد الشديد نتيجة لانعكاس reflection الإشارة اللاسلكية وهو ما يسمى بالتظليل shadowing وهذا النوع من الفقد يعتمد على التردد حيث إن نفاذ الإشارة خلال الأجسام يعتمد على ترددها فكلما زاد تردد الإشارة تقل قوة نفاذها خلال الأجسام حيث تقترب خواص الموجات الراديوية من خواص الضوء . فالإشارات العالية التردد تتأثر بشكل أكبر بالعوائق حتى الصغير منها . فوجود مبنى أو جدار أو شجرة قد يؤدي إلى انقطاع الاستقبال نهائياً من مصدر الإشارة المباشر عند عدم وجود انعكاسات للإشارة من عوائق أخرى(مسارات أخرى) وذلك كما يحدث في الإشارات العالية التردد المرسلة من الأقمار الصناعية . وفي حالة اصطدام الإشارات بعوائق صغيرة الحجم (بأبعاد مقاربة لطول الموجة أو أصغر منها) يحدث تشتت scattering للإشارة حيث تنعكس الإشارة متشتتة في عدة إشارات أقل قدرة وفي اتجاهات مختلفة وتتسبب هذه الظاهرة في حالة الحيود الموجي wave diffraction والذي يظهر أثرة في حدوث أنماط patterns في قوة الإشارة فتختلف قدرة الإشارة المستقبلة حسب موقع المستقبل .

• تأثر الإشارة بتعدد المسارات Multi-path propagation

حتى في عدم وجود عائق في المسار المباشر بين المرسل والمستقبل فإن وجود عوائق في المنطقة المحيطة يتسبب في نوع من أصعب مشاكل الإرسال وهو تعدد المسارات multi-path propagation حيث تنعكس الإشارة نتيجة اصطدامها بالعوائق وبذالك تصل إلى المستقبل من عدة مسارات . وبذلك تصل الإشارة من المسار المباشر أولاً ثم تليها الإشارات المنعكسة متوالية حسب المسافات المختلفة التي تقطعها كل إشارة ويسمى هذا التأثير بالتأخير الممتد delay spread ويقدر بحوالي 3sμ في داخل المدن . ويتسبب هذا في وصول أكثر من نسخة من نفس الإشارة وتكون هذه النسخ غير متزامنة وتخلف في قدرتها ونتيجة لذلك يحدث تشويه للإشارة بسب التداخلات للنسخ العديدة المستقبلة في أوقات مختلفة .

• التشتت الزمني Time dispersion

من المعروف أن المعلومة الرقمية يجب أن ترسل وتستقبل بترتيب زمني منتظم خاصة عند استخدام مسلك التقسيم الزمني المتعدد المسالك TDMA . وتتسبب ظاهرة تعدد المسارات المذكورة أعلاه في حدوث ما يسمى بالتشتيت الزمني time dispersion فتصل عدة نسخ من الإشارة الأصلية متتابعة في أوقات مختلفة . مما يعقد عملية الاستقبال . ولكن إذا كان التأخير محدوداً فمن الممكن معالجة المشكلة بفصل النسخ المتعددة للإشارة وتحسين مستوى الإشارة بالاستفادة من محتويات النسخ المختلفة فيستفيد المستقبل من هذه الظاهرة . وتجدر الإشارة إلى أنة في مناطق العمران من النادر أن يتم استقبال الإشارة مباشرة دون الانعكاسات . وتستخدم عملية التقويم المتكيف adaptive equalization والتي سيتم شرحها لاحقاً كوسيلة مساعدة لحل هذه المشكلة .
وفي نظام GSM وضعت المعايير بحيث إن النظام يمكن أن يتحمل التشتت الزمني في حدود 15μs أي ما يعادل مسافة 4.5km مما يعني أنة يمكن التعامل مع مجموعة من نسخ الإشارة والتي تستقبل خلال فترة زمنية قدرها 15μs باعتبارها أن النسخ المتأخرة أكثر من هذه الفترة الزمنية قد قطعت مسافة أكبر من 4.5km فتكون قدرتها ضعف بما فيه الكفاية فيتم تجاهلها .

• التوافق الزمني Time alignment

حيث إن أنظمة الاتصالات الرقمية يتم التعامل فيها في المجال الزمني time domain خلافاً لأنظمة الاتصالات التماثلية التي يكون فيها التعامل في المجال الترددي frequency domain . وحيث أن المحطة القاعدية BTS تستقبل الإشارات من عدة محطات متنقلة ٍMS في نفس الوقت فإن المحطات المتنقلة البعيدة نسبياً تصل إشارتها متأخرة أكثر من المحطات المتنقلة القريبة وحيث إن كل إشارة يجب أن تصل في خانة الوقت المخصصة لها فقد يتسبب التأخير في عدم التوافق التوافق الزمني . ولعلاج هذه المشكلة فقد تم استخدام ما يسمى بعملية الاستباق الزمني timing advance والتي سوف يتم شرحها لاحقاً .

• فقدان الإشارة المتعدد الأسباب

بسبب تأثير التأخير الممتد عن المسارات المتعددة في تداخل النبضات في جهة المستقبل وباعتبار أن كل نبضة تمثل رمزاً symbol وكل رمز أو عدة رموز تمثل معلومة رقمية bit فإن الطاقة المحددة لرمز معين تتوزع على الرموز المجاورة وهذه الظاهرة تسمى بتداخل الرموز inter-symbol(ISI)interference ومع الزيادة في سرعة الترميزsymbol rate يزداد تأثير هذه الظاهرة . ومع وجود تأثير التأخير الممتد وظاهرة تداخل الرموز في الاتصالات اللاسلكية الثابتة فإن تأثيرها يكون أكبر في الاتصالات المتنقلة حيث يكون المستقبل أو المرسل أو كلاهما في حركة وبذلك تتغير خصائص القناة والمسارات التي تتبعها الإشارة مع تغير الوقت مما يتسبب في تغير في قدرة الإشارة المستقبلة مع الوقت تغيراً سريعاً وهذا التغير السريع في القدرة يسمى اضمحلال القصير المدىfading short term إضافة إلى الخبو الطويل المدى long term fading والمتمثل بمتوسط القدرة لفترة من الوقت والذي يحدث نتيجة التغير في المسافة الفاصلة بين المرسل والمستقبل أو وجود عوائق على مسافات بعيدة نسبياً . وهذا النوع من الخبو يكون فيه معدل انخفاض القدرة للإشارة المستقبلة مع تغير الوقت بطيئاً مقارنة بالفقد القصير المدى . إضافة إلى ما ذكر أعلاه هناك عدة عوامل تؤثر وقد تتسبب في فقدان أو فقد أو تشويه الإشارات الراديوية ومن هذه العوامل ما يسمى بظاهرة إزاحة دوبلر Doppler shift وهو ناتج عن حركة المرسل للإشارة الراديوية بسرعة مما ينتج عنه تغير أو إزاحة في تردد الإشارة . ويعتمد التغير في التردد على السرعة التي يتحرك بها المرسل والمستقبل حيث تقل قيمة التردد كلما زادت سرعة التباعد بين المرسل والمستقبل .

من حلول مشاكل الإرسال :
حيث إن مشاكل الإرسال اللاسلكي ناتجة عن ظواهر طبيعية لا يمكن إزالتها فإن المطلوب هو التكيف والتعامل معها بوضع حلول في أنظمة الاتصالات اللاسلكية تساعد على القضاء أو التقليل قدر الإمكان من الأخطاء الناتجة عن تأثير هذه المشاكل على جودة الاتصال . ولقد تم وضع بعض الحلول التي ساعدت كثيراً في التغلب على الأخطاء ومعظم هذه الحلول تتطلب اتخاذ إجراءات خاصة في جهتي المرسل والمستقبل لضمان اكتشاف الأخطاء وتصحيحها .
ومن هذه الإجراءات ما هو خاص بتوزيع الوقت وإدخال بعض الأساليب لحماية المعلومات واخذ الاحتياطات الوقتية اللازمة لمنع التداخل والتكيف مع الحالة وتشفير الكلام وتشفير القنوات والتغيير المستمر للترددات المستخدمة وتوزيعها على الخلايا بطريقة تضمن عدم تكرار نفس التردد في الخلايا المتقاربة . ومنها كذلك ما هو خاص بترتيب أوضاع الهوائيات وتوزيعها بطرق تقلل من تأثيرات الفقد والتداخل .

• ترميز القناة

تتم عملية ترميز القناة لضمان الحماية والخصوصية وللمساعدة في استقبال الارسال. ففي نظام ال GSM تدخل معلومات الكلام وهي مكونة من أجزاء تمثل عينات الكلام المرمزة لفترة 20ms لكل عينة. الجزء الأول يحتوي على 182bits وتعتبر الأهم والجزء الثاني يحتوي على 78bits. ويتم ترميز الجزء الأول بإضافة 4bits كذيل و 3 bit للتكافؤ. ثم يرمز الناتج وهو 189bits بواسطة ال encoding بمعدل 1/2 ليكون الناتج 387bits تضاف مرة أخرى للجزء الثاني 78bits الذي لم يرمز. ليكون الناتج النهائي 456bits تمثل عينة كلام مدتها 20ms .

• مباعدة الهوائيات Antenna diversity

تستعمل طرق مباعدة الهوائيات في نظم الاتصالات اللاسلكية لتحسين قدرة الإشارة المستقبلة دون الحاجة لرفع قدرة الإرسال أو زيادة نطاق التردد . وتعتمد فكرة التباعد على استقبال وتركيب أكثر من عينة للإشارة المستقبلة بطريقة ملائمة ينتج عنها زيادة القدرة وتحسين أداء جهاز الاستقبال . ويكون التباعد على عدة طرق وهي التباعد الزمني time diversity والتباعد الترددي frequency diversity والتباعد الاتجاهي angle diversity والتباعد المكاني space diversity .
وبذلك تكون الإشارتان المستقبلتان في الوحدتين مستقلتان في الخبو تقريباً. وحيث إن طول الموجة هو أقل من متر في نطاقات التردد المستخدمة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتنقلة فإنه يمكن استخدام التباعد المكاني في الوحدات المتنقلة لأن المسافة الفاصلة ستكون في حدود 10cm. وعندما يستخدم التباعد المكاني في الوحدات الثابتة فإن المسافة الفاصلة تعتمد على ارتفاع الهوائي عن شطح الأرض ويجب أن لا تقل عن عشر 1/10من ارتفاع الهوائي عن سطح الأرض لتتحقق الاستفادة المطلوبة من التباعد المكاني .

• التحزيم التداخلي interleaving (من الحلول في الإرسال)

يستخدم ما يسمى بالتحزيم التداخلي interleaving كوسيلة لتسهيل اكتشاف وتصحيح الأخطاء الناتجة من الضوضاء النبضية التي تحدث خلال عملية الإرسال اللاسلكي وفي عملية التحزيم التداخلي يتم توزيع المعلومات الرقمية الثنائية bits . فبوجود أخطاء محتملة في مجموعة من المعلومات الرقمية المتتالية يتم تخزين ثم إعادة ترتيب المعلومات الرقمية وبذلك توزع الأخطاء لتصبح أخطاء فردية يسهل اكتشافها والتعامل معها .

•التقويم المتكيف ِAdaptive Equalization (من الحلول في الاستقبال)

يستخدم التقويم المتكيف ِAdaptive Equalization في جهة المستقبل كوسيلة مساعدة للتكيف مع خصائص مسار الانتشار في حالة تعدد المسارات . وعملية التقويم المتكيف تعتمد على إرسال مجموعة تسلسلية من الأرقام الثنائية bits ضمن خانة الوقتtime slot أو الرشقة burst وتسمى هذه المجموعة تسلسل التدريب training sequence وتكون معروفة لدى المرسل والمستقبل . ويستفيد الطرف المستقبل من تسلسل التدريب في التكيف مع ظروف الإرسال وتحديد خصائص مسارات الانتشار والتأقلم معها وذلك بإستخدام مرشح عكسي يتم تعديل خواصه حسب نتيجة المقارنة بين تسلسل التدريب المستلم ومسلسل التدريب الصحيح والموجود مسبقاً لدى المستقبل فتعرف الأخطاء وكيفية تصحيحها وتعدل خواص المرشح العكسي بناء على ذلك . وعند استلام الرشقة التالية تمرر عبر المرشح العكسي لتتم عملية التصحيح . وفي نظام GSM يتكون تسلسل التدريب من 26bits ويوجد في وسط الرشقة .

• القفز الترددي frequency hopping

القفز الترددي frequency hopping هو طريقة اختيارية يمكن استخدامها في نظام الاتصالات اللاسلكية للحد من تأثير التداخل بين المستخدمين لنفس القناة الترددية co-channel interference وكذلك التقليل من الأخطاء الناتجة عن تعدد المسارات . فنجد أنه في نظام GSM يستخدم كل من مسلك التقسيم الترددي FDMA ومسلك التقسيم الزمني TDMA وبذلك فإن عدد المستخدمين لنفس القناة الترددية يصل إلى 8 في نفس الوقت ويوزع الوقت بين المستخدمين بحيث يعطى كل مستخدم 577sμ من الوقت . وباستخدام القفز الترددي فإن التردد المخصص لمستخدم معين يتغير باستمرار وبذلك يتنقل المستخدم خلال المكالمة الواحدة إلى قنوات ترددية مختلفة يصل عددها إلى 124قناة .
ويتم الانتقال من قناة إلى قناة أخرى بمعدل معين وفي فترات زمنية محددة متفق عليها ويجب أن يتم ذلك بالتنسيق الدائم بين المرسل والمستقبل ويكون الفرق بين التردد المخصص لوصلة الهبوط downlink والتردد المخصص لوصلة الصعود uplink ثابتاً دائماً وهو 45MHz في نظام GSM-900 .
وهناك نوعان من القفز الترددي وهما القفز الترددي البطيء slow frequency hopping والقفز الترددي السريع fast frequency hopping وفي النوع الأول تتغير القناة الترددية بعد عدة تغيرات للمعلومة الرقمية . أما النوع الثاني فتتغير القناة عدة مرات خلال معلومة رقمية واحدة .

• الاستباق الزمني Timing advance

في أنظمة الاتصالات المتنقلة الرقمية تعتبر عملية التزامن في إرسال المعلومات مهمة للغاية وعندما يكون هناك عدد من أجهزة الإرسال المتنقلة MS في خلية واحدة تتفاوت أبعادها عن المحطة القاعدية BTS وبذلك يعتد التأخير أو التخلف الزمني على المسافة التي تقطعها الإشارة للوصول للمحطة الثابتة . وتهدف عملية الاستباق الزمني timing advance إلى تنظيم توقيت الاستقبال لجعل الإشارات المستقبلة من أجهزة الإرسال المختلفة لتصل كل منها في الوقت المناسب تفادياً للتداخل . فتقوم المحطة بقياس فترة التأخير للإشارة المرسلة من محطة متنقلة معينة فإذا كان هناك تأخير قد يتسبب في تداخل ترسل تعليمات للمحطة المتنقلة بعمل تسريع أو استباق زمني لعملية إرسال الرشقات .

» كل مايخص صور الاتصالات المتنقله
» شرح بالفديو كل مايخص الاتصالات المتنقله
» تاريخ الهواتف المتنقله
» شركات الاتصالات في السعوديه والترددات المستخدمه