پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
1ـ1ـ مقدمه
استفاده از كابلها براي اتصال مشتركين منازل و ادارات عمده‌ترين هزينه و بيشترين زمان را در ايجاد زيرساخت مخابراتي مصرف مي‌كند. مشتركين تلفن در محدوده‌هاي جغرافيايي وسيعي قرار دارند و اين امر به هزينه‌هاي ساخت، زمان و مشكلات كار مي‌افزايد. حتي پس از فراهم آوردن اين امكانات لازم است تعداد زيادي از مهندسين براي با كيفيت نگهداشتن اين سرويسها به امر نگهداري بپردازند.
اين هزينه‌ها و معضلات موجب عقب‌ماندگي گسترش تلفن در جهان، و بخصوص در كشورهاي در حال توسعه است.
سيستم‌هاي راديو موبايل استفاده كننده‌هاي خود را با عملكردهاي آزادانه متحرك در داخل منطقه سرويس و ارتباط همزمان با هر تلفن، فاكس، مودم داده، مشتركهاي الكترونيك ميل در هر جاي جهان سرويس مي‌دهند. اين سيستم‌ها به مشترك اين اجازه را مي‌دهند تا :
موقعيت خودش، رديابي مسير، اصلاح مديريت ناوگانهاي انتقالي، بهبود و جبران ترافيك، تهيه لينك‌هاي ضروري ارتباطي در طي پيشامدها و غيره را محاسبه و تعيين نمايد. اين ارتباطات بدون رابط، تغييرات اطلاعات و محاسبه موفقيت و مسير و فاصله انتقالي را بوسيله خاصيت منحصر به فرد راديو، با بكار بردن يك آنتن براي دريافت و تشعشع امواج الكترومغناطيس، ممكن مي‌سازد.
هنگامي‌كه آنتن راديويي استفادهكننده در زمانيبيش از مدتيكپريود زماني ثابت باشد، عبارت راديوي ثابت بكار برده مي‌شود. يك راديو فرستنده گيرنده كه قابل حمل يا حركت به اطراف باشد، اما در هنگام كار بايد ثابت باشد، راديـوي قابل حمل ناميده مي‌شود. يك راديوي فرستنده گيرنده كه قابل حمل بوده و مي‌تواند بوسيله شخص در حال حركت بكار برده شود، راديو موبايل ناميده مي‌شود.
ارتباط راديويي استفاده كننده‌ها ممكن است بطور مستقيم انجام گيرد و يا از طريق يك يا چند واسطه كه ممكن است: راديوهاي تكرار كننده‌ها ايستگاه‌هاي اصلي يا سوئيچها باشد. هنگامي كه همه واسطه‌ها بر روي زمين مستقر هستند، عبارت سيستم‌هاي راديويي زميني و سيستم راديو بكار برده مي‌شود. اما هنگامي كه اقلاً يك واسطه انتقال ماهواره‌اي داشته باشيم، عبارات سيستم راديويي ماهواره‌اي و سيستم ماهواره‌اي بكار مي‌رود. مطابق موفقيت استفاده كننده عبارات سيستم‌هاي راديويي زميني، دريايي، هوايي، فضايي و فضايي بين زمين و ماه استفاده مي‌شود.
دومين خاصيت سيستم‌هاي راديويي زميني و ماهواره‌اي اين است كه همه واسطه‌هاي آنها منابع طبيعي هستند: خطوط هوايي (باندهاي فركانسي و فضا). پيشرفتهاي اخير در مدارات پيشرفته، مايكرويو مونوليتيك MMIC ، مدارهاي پيشرفته با عملكرد خاص ADIC پردازش سيگنال آنالوگ / ديجيتال A/DSP تكنولوژي باتري، طراحي به كمك كامپيوتر CAD ، ساخت رباتيك به ما امكان ساخت ابزار فرستنده و گيرنده‌هاي راديويي مينياتوري را مي‌دهد.
2ـ1ـ نظري اجمالي بر تاريخ
در اواخر قرن نوزدهم هنريك رودلف هرتز، نيكولاتسلا و گنوكيلو ماركوني و ديگر دانشمندان آزمايشاتي را بر روي ارسال و دريافت امواج الكترومغناطيس انجام دادند. پيدايش راديو موبايل را عموماً در سال 1897 پذيرفته‌اند، هنگامي كه ماركوني با ثبت تلگراف بدون سيم مشهور شد از آن زمان تاكنون ارتباطات راديو موبايل تسهيلاتي از قبيل: حمل و نقل بي‌خطر براي كشتي‌ها و هواپيماها، راحت ساختن زندگيها، ارسال وضعيت زودگذر ناقل‌ها، پيروزي در جنگها، ايجاد شغل‌هاي جديد و غيره را فراهم آورده است. خلاصه‌اي از بعضي از پيشرفتهاي كليدي و تاريخي در ارتباطات راديو موبايل در ادامه بحث داده شده است.
سيستم‌هاي راديو موبايل ماهواره‌اي كه در سالهاي 1970 و در اوايل سالهاي 1980 براه افتاد از باندهاي فركانسي UHF نزديك MHz 400 استفاده مي‌كردند، همچنين فركانسهاي GHz 5/1 براي ارتباطات و سرويسهاي كشتيراني استفاده شد. در سالهاي 1950 و 1960 شبكه‌هاي راديو موبايل متعدد غيردولتي باندهاي شهري راديو موبايل، عملگرهاي دهكده‌اي راديو موبايل و تلفن‌هاي خانگي قابل حمل بكار رفته در انواع مختلف و باندهاي فركانسي و خطوط هوايي در هر جا در باندهاي فركانسي از نزديك MHz 30 تا GHz 3 قرار داده شده‌اند.
در سال 1970، اريكسون سيستم تلفن موبايل نورديك NMT را معرفي كرد، و آزمايشگاههاي بل AT&T سرويس تلفن موبايل پيشرفته AMPS را معرفي كرد. سيستم اروپايي AMPS شبيه سيستم‌هاي NMT است. TACS بريتانياي و MCLSI ژاپني به سيستم AMPS وابسته هستند.
در سال 1982، كنفرانس ادارات اروپايي پست و ارتباطات CEPT گروه مخصوص موبايل GSM را تأسيس كردند و تعريف استاندارد راديو سلولار اروپايي را تحت قيموميت خود در آوردند. در اوايل ژانويه 1984 در طي مدت رشد زياد AMPS و سرويسها و سيستم‌هاي راديو موبايل سلولار، منحل شدن AT&T اتفاق افتاد.
3ـ1ـ خلاصه‌اي از اتفاقات مربوط به سيستم‌هاي راديو موبايل
1908 ـ تلفن راديويي ملي بين كشتي‌ها و خشكي در ژاپن برقرار شد.
1921 ـ سرويس مخابره ملي راديوي ماشين‌ها در دپارتمان ملي ديترويت معرفي شد.
1945 ـ در طي جنگ جهاني دوم، پردازشهاي مهمي در طراحي و استفاده همه‌گير راديو موبايل انجام شد.
1958 ـ بهره‌برداري عملي LORAN-C شروع شد. در طي جنگ جهاني دوم گسترش اوليه آغاز گرديد.
1964 ـ سرويس تلفن راه‌آهن در توكيوي ژاپن براي قطارها معرفي شد.
1968 ـ طرح FCC به تجهيزات غير Bell اجازه داد كه به شبكه Bell متصل شوند.
1921 ـ سيستم راديو تلفن تمام اتوماتيك (شبكه) در آلمان غربي معرفي شد. بعداً شبكه‌هاي مشابه در اتريش، هلند و لوكزامبورگ توسعه يافت.
1974 ـ كميسيون مخابرات راه دور فدرال آمريكا باند فركانسي MHz40 را براي پوشش آنچه كه جديداً بعنوان سرويسهاي تلفن موبايل پيشرفته خوانده مي‌شود، اختصاص داد.
1976 ـ موافقتنامه MARISAT سرويس تجاري را براي استفاده كننده‌هاي دريايي موبايل، داده و سرويسهاي تله پرينتر در پهناي جهاني معرفي كرد.
1979 ـ سيستم مخابراتي راه دور MCS-L1 بوسيله NMT معرفي شد.
1982 ـ كنفرانس اروپايي ادارات پست و مخابرات راه دور CEPT گروه مخصوص موبايل را تأسيس كرد، كه در آن آينده استاندارد راديو سلولارپان اروپايي را تعريف كردند.
1982 ـ INMARSAT شروع به فراهم كردن سرويسهاي مشابه MARISAT نمود.
1982 ـ Cospas-1 در مدار ماهواره‌ها قرار گرفت، با جستجو و تحقيقات سازگار با خطرات دريايي و آينده سيستم‌هاي كشتيراني.
1982 ـ SARSAT جستجو و تحقيق را در هدايت كشتي‌ها انجام داد و ماهواره ملي اقيانوسي و اتمسفري 8 ـ NOAA براه افتاد.
1983 ـ يكم ژانويه ، AT&T منحل شد.
1984 ـ اولين تست‌هاي آژانس‌هاي بين‌المللي گيرنده‌هاي GPS (سيستم موفقيتي جهاني) در كاليفرنيا انجام شد.
1985 ـ سيستم مخابراتي راه دور اتفاقي TACS در انگلستان معرفي شد.
1986 ـ سيستم راديو موبايل سلولار 900CD در آلمان غربي معرفي شد.
1987 ـ ژاپن ماهواره آزمايشي خود ETS-V را به راه انداخت و آن را براي مطالعات وسيع و كار آزمايشي نگهداري كرد.
1988 ـ Geostar لينكي از سرويسهاي تعيين كننده موفقيت توسط امواج راديويي، را معرفي كرد. اطلاعات تعيين موقعيت بوسيله گيرنده LORAN-C فراهم شده و در ظرفيت باند L ماهواره، به‌طرف ايستگاه زميني فرستاده شد.
1988 ـ دومين سيستم مخابرات راه دور زمين ظرفيت بالا (2MCS-L) معرفي شد.
1990 ـ راكت Pegasus بوسيله B-52 به راه افتاد. راكت ظرفيت 433 پوند را در داخل ناحيه 273*213 نانومتري با زاويه °94 و تزريق مي‌كند.
7 بعد از تقريباً دو دهه از مطالعات و آزمايشات، تحت نظر كانادا و tax payers آمريكا، سيستم ماهواره‌اي موبايل آمريكاي شمالي MSAT وارد شد.
7 كميته اروپاي مطالعات و آزمايشات را براي تضمين سيستم‌هاي ماهواره‌اي اروپايي PROSAT و PRODAT انجام مي‌دهد.
7 در آينده ماهواره‌هاي AUSSAT استراليا فراهم خواهد شد، در ميان ساير سرويسها و در باند L براي مخابرات راه دور و گيرنده‌هاي تعيين موقعيت.
فصل اول : نظري بر راديو موبايل …………………………………….……………………………………………………………… 1
1ـ1ـ مقدمه ………………………………………………………………………………….………………… 2
2ـ1ـ نظري اجمالي بر تاريخ ……………………………………………………….…………………………………………… 3
3ـ1ـ خلاصه‌اي از اتفاقات مربوط به سيستم‌هاي راديو موبايل …………………………………………………………………….……… 5
4ـ1ـ سيستم‌هاي زميني و ماهواره‌اي …………………………………….……………………………………………………………… 7
5ـ1ـ تلفن‌هاي بدون رابط …………………………………………………………….……………………………………… 10
6ـ1ـ مديريت خطوط هوايي ……………………………………………………………..…………………………………… 11
7 ـ1ـ ديجيتالي كردن سيستم‌هاي ارتباط موبايل ………………………………………………..………………………………………………… 12
فصل دوم : سيستم‌هاي سلولار ديجيتال ……………………………………….………………………………………………………… 14
1ـ2ـ مقدمه ………..………………………………………………………………………………………… 15
2ـ2ـ سيستم‌هاي سلولار آنالوگ ……………………………….………………………………………………………………… 15
3ـ2ـ سيستم‌هاي سلولار ديجيتال ………………………………..………………………………………………………………… 17
1ـ3ـ2ـ سيستم GSM …………………..……………………………………………………………………………… 18
فصل سوم : سيستم‌هاي GSM ……………………………………………………………………………….………………… 26
1ـ3ـ مقدمه ….…….………………………………………………………………………………………… 27
2ـ3ـ سرويسهاي GSM / DCS ……………………………………………………………………………….………………… 28
1ـ2ـ3ـ تله سرويسها ………………….………………………………………………….………………………… 28
2ـ2ـ3ـ سرويسهاي بيرر ………………………………………………………………………….……………………… 29
3ـ3ـ اجزاي زيرسيستم راديويي در GSM ……………………………………….………………………………………………….…… 30
4ـ3ـ فصل مشتركهاي موجود در زيرسيستم …………………………………………………………………………………………….… 32
5ـ3ـ ساختار موافقتنامه‌ها …………………………………….………………………………………………………… 33
6ـ3ـ ترمينالهاي GSM ……………………………………………………………………..………………………… 34
7ـ3ـ ساختار ترمينال ………………………………………………………………………………………………… 36
1ـ7ـ3ـ نرم‌افزار ترمينال GSM ……………………………..………………………………………………………………… 38
2ـ7ـ3ـ خصوصيات راديويي ترمينال ……………………………………….………………………………………………………… 40
8ـ3ـ ساختمان كلي GSM ………………………………………………………………………………………………… 40
1ـ8ـ3ـ مركز سوئيچينگ سيار MSC ……………………………………….……………………………………………..………… 42
2ـ8ـ3ـ مركز بهره‌برداري و نگهداري OMC …………………………………………….………………………………………………….… 43
3ـ8ـ3ـ بانك اطلاعاتي HLR …………………………………….…………………………………………..………………… 43
4ـ8ـ3ـ بانك اطلاعاتي VLR ………………………….…………………………………………………….………………… 43
5ـ8ـ3ـ مركز تصديق صحت AC …………………………………….………………………………………………..…………… 44
6ـ8ـ3ـ بانك اطلاعاتي هويت دستگاه EIR ……………………………………………….…………………………….…………………… 44
9ـ3ـ مشخصات راديويي GSM ………………………………..…………………………………………………………..…… 45
10ـ3ـ مشخصات فريم‌ها ……………………………….………………………………………………………………… 46
11ـ3ـ كانالهاي GSM …………………………………………………………………………………..……………… 48
1ـ11ـ3ـ كانالهاي اختصاصي …………………………………………………………………………………………..……… 48
2ـ11ـ3ـ كانالهاي عمومي ……………………………………….………………………………………………..………… 49
12ــ3ـ كدينگ كانال ……………………………………..……………………………………………………………… 51
13ـ3ـ كدينگ صحبت …………………………………………….………………………………………………………… 53
14ـ3ـ مدولاسيون در GSM ………………………………………..………………………………………………………… 53
15ـ3ـ روش دسترسي در سيستم GSM ……………………………………………………………………………….………………… 55
16ـ3ـ كارت هويت مشترك تلفن سيار SIM ………………………………………………….……………………………………………… 56
17ـ3ـ نحوة شماره‌گذاري تلفن‌هاي سيار ……………………………………………………………………………….………………… 58
18ـ3ـ فصل مشترك mam-machine …………………………………………………………………………..……………………… 58
19ـ3ـ منبع تغذيه ………………………………….……………………………………………………………… 59
20ـ3ـ نحوه تعيين موقعيت مشتركين تلفن سيار GSM ……………………………………………………………….………………………………… 60
21ـ3ـ نحوة برقراري ارتباط در سيستم GSM ………………………………………………………………………………………..………… 62
22ـ3ـ اتصال ارتباط در حين واگذاري مكالمه ……………………………………………………………………………………….………… 63
فصل چهارم : روشهاي دسترسي چندگانه ………………………………………………………………………………….……………… 65
1ـ4ـ مقدمه …………………………………….…………………………………………………………… 66
2ـ4ـ انواع مختلف دسترسي چندگانه ………………………………………………………………………………………………… 67
3ـ4ـ روش FDMA ………………………………………………………………………..………………………… 68
4ـ4ـ روش TDMA …………………………………………………………..…………..………………………… 70
5ـ4ـ روش CDMA …………………………………………………..…………………..………………………… 72
6ـ4ـ مقايسه CDMA با TDMA و FDMA ……………………………………………………………………………………………..…… 73
فصل پنجم : سيستم‌هاي موبايل سلولار ………………………………………………………………………………………….……… 75
1ـ5ـ مقدمه …………………………………………………………………….…………………………… 76
2ـ5ـ تقسيم‌بندي منطقه به سلولها …………………………………………..………………………………..…………………… 77
3ـ5ـ استفاده مجدد از فركانسها …………………………………………..……………………………..……………………… 80
4ـ5ـ تلورانس محل قرارگيري ايستگاه …………………………………………………………………………………..……………… 83
5ـ5ـ حداكثر شعاع سلول …………………………………………..……………………………………………………… 83
6ـ5ـ حداقل شعاع سلول ………………………………………………………………………………………………… 87
7ـ5ـ تخمين حجم مكالمات تلفني ……………………………………………….………………………………………………… 88
8ـ5ـ تعيين كانالهاي مورد نياز هر سلول ………………………………………………………………………………………..………… 89
9ـ5ـ تعيين تعداد كل مشتركين شبكه ……………………………………………………..…………………………………………… 90
10ـ5ـ تعيين درصد انسداد در هر يك از سلولها ………………………………………………………………………………………………..… 91
11ـ5ـ تجهيزات مورد نياز گيرنده ………………………………………………………………………………..………………… 92
12ـ5ـ توضيح عملكرد سيستم …………………………………….…………………………………………………………… 93
فصل ششم : سيستم GSM-WLL ……………………………………………………………………………….………………… 97
1ـ6ـ اطلاعات مربوط به GSM-WLL …………………………………………………………………………………….…………… 99
2ـ6ـ بخشهاي مهم GSM ……………………………………………………………………………………………… 100
3ـ6ـ اينترفيس‌ها و پروتكلها …….…………………………………………………………………………………………… 107
4ـ6ـ حوزه‌هاي كاري …………………………………………………………………………..…………………… 109
5ـ6ـ Numberin Plan ………………………………………………………………………..……………………… 109
6ـ 6ـ وضعيت مشترك ………………………………………….……………………………….…………………… 111
7ـ6ـ مديريت امنيتي سيستم …………………………………….………………………………………….……………… 113
8ـ6ـ ساختار سيستم MSC/VLR ………………………………………………………………………………………………… 115
9ـ6ـ ساختار كلي سيستم ………………………………………….………………………………….………………… 115
10ـ6ـ ساختار شبكه ……………………………………….……………………………….……………………… 126
11ـ6ـ ساختار سخت‌افزاري …………………………………….………………………………………….……………… 128
12ـ6ـ سيگنالينگ N 0.7 ……………………………………….……………………………………………………… 132
13ـ6ـ ارتباطات MSC ………………………………………………………………………………………………… 143
14ـ6ـ Trunk Data ………………………….……………………………………………….…………………… 148
15ـ6ـ بيلينگ سيستم ………………………………..……………………………………………………………… 150
16ـ6ـ SCCP ………………………………………………………………………..……………………… 153
17ـ6ـ OMS ……………………….…………..…………………………………………………………… 154
18ـ6ـ انواع آنتنها ……………………………………………………………………………..………………… 160
19ـ 6ـ آلارمهاي BTS ………………………………………………………………………………………………… 167
20ـ 6ـ مشخصات آنتن …………………………………………..…………………………………………………… 169
21ـ 6ـ نگهداري BTS …………………………………………………………………………………..…………… 173
22ـ 6ـ راك BSC ………………………………………………………………………………………..……… 175
ضميمه 1
ضميمه 2
منابع و مآخذ