الهندسةهندسة الاتصالات

ما هي خدمة الهاتف المحمول المتقدمة في الاتصالات AMPS

اقرأ في هذا المقال
  • ما هي خدمة الهاتف المحمول المتقدمة AMPS؟
  • أساسيات خدمة الهاتف المحمول المتقدمة AMPS
  • سمات نظام AMPS
  • بنية نظام AMPS
  • كيفية عمل AMPS

يتميز “Amps” بوظيفة إعداد المكالمات “الخلفية”، حيث يتم تخصيص القنوات للهواتف بناءً على قوة الإشارة، وهذا يسمح بإعادة باستعمال نفس التردد في مواقع متنوعة مع منع التداخل، وبالتالي يمكن دعم المزيد من الهواتف الخلوية عبر منطقة جغرافية.

 

خدمة الهاتف المحمول المتقدمة AMPS:

 

خدمة الهاتف المحمول المتقدمة “AMPS”: هي نظام اتصالات متنقل من الجيل الأول أي تماثلي طورته شركة “AT & T” لاستخدامه في أمريكا الشمالية، حيث تبلغ تغطية الخدمة القصوى حوالي “20 كم”، كما تم إطلاقه في شيكاغو عام 1983م.

 

  • “AT & T” هي اختصار لـ “American Telephone and Telegraph”.

 

  • “AMPS” هي اختصار لـ “Advanced Mobile Phone Service”.

 

أساسيات خدمة الهاتف المحمول المتقدمة AMPS:

 

1- تعديل “FM” التماثلي:

 

  • عرض النطاق الترددي “RF” حوالي “30 كيلو هرتز”، ويمكن أن يستوعب النطاق “832 قناة مزدوجة”، من بينها “21 قناة” مخصصة لإعداد المكالمات والباقي للاتصال الصوتي.

 

  • التردد المخصص من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية “FCC” على “824ميجاهرتز” إلى “849 ميجاهرتز” للوصلة الهابطة و”869 ميجاهرتز” إلى “894 ميجاهرتز” لحركة الوصلة الصاعدة.

 

  • يستخدم نفس النظام في جميع أنحاء الولايات المتحدة، ومتوفر في الولايات المتحدة وكندا وهونغ كونغ ونيوزيلندا وتايلاند.

 

  • يوجد نطاق ضيق مقابل وجود تباعد قناة قدره “10 كيلو هرتز”، بحيث يمكن تخصيص “2496 قناة”، بدلاً من “832” لوضع “AMPS” العادي.

 

2- رقمنة “AMPS”:

 

ساهم توحيد نظام “AMPS” التماثلي في جميع أنحاء الولايات المتحدة إلى حد كبير في نجاحه في التقاط “2/3” من مشتركي الهاتف الخلوي التماثلي في جميع أنحاء العالم، حيث في عام 1995م، كان لدى “Amps” ما يقدر بنحو “13 مليون” مشترك في الولايات المتحدة، وتم تقسيم الشركات المصنعة والمشغلين في الولايات المتحدة حول المزايا التشغيلية لمختلف الخيارات المتقدمة تقنياً للوصول إلى القنوات الراديوية والتشكيل الرقمي، ولا سيما الاختيار بين الوصول المتزايد لقسم الكود “CDMA” وتنسيقات إرسال الوصول المتعدد يتوزيع الوقت “TDMA” للمهاتفة الخلوية.

 

للانتقال إلى التشغيل الرقمي بالكامل كان هدف لجنة الاتصالات الفيدرالية هو تقديم نظام رقمي متوافق تماماً مع نظام “Amps” التماثلية الحالي، أي أنّها كانت تبحث عن نظام جديد يستخدم نفس الطيف الراديوي، مثل النظام التماثلي القديم، ولكن على الأقل عشر مرات أكثر كفاءة في استخدام الطيف، وبحلول عام 1988م حددت جمعية صناعة الاتصالات الخلوية “CTIA” مجموعة كاملة من متطلبات أداء المستخدم “UPR”.

 

لقد تم التوصل إلى حلين مختلفين، حيث يقوم مشغلو الشبكات الخلوية في الولايات المتحدة بتنفيذ إصدار ” ضيق النطاق من” Amps”، والمعروف باسم “IS-54″، وفي الوقت ذاته، تروج بعض شركة لمفهوم “CDMA”، حيث تقدم أدلة علمية وتجريبية إلى المنتديات الأكاديمية حول التفوق التقني لـ “CDMA” على “TDMA”، كما تعمل أنظمة “CDMA” التجريبية في العديد من المدن وبناءً على معيار “IS-95”.

 

  • “FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation” و”RF” هي اختصار لـ “Radio Frequency”.

 

  • “FCC” هي اختصار لـ “Federal Communications Commission” و”CDMA” هي اختصار لـ “Code-division multiple access”.

 

  • “TDMA” هي اختصار لـ “Time-division multiple” و”CTIA” هي اختصار لـ “Cellular Telecommunications and Internet Association”.

 

  • “UPR” هي اختصار لـ “User Requirements performance”.

 

سمات نظام AMPS:

 

  • إنّه نظام تمثيلي يعتمد على التوزيع الأولي للطيف الكهرومغناطيسي للخدمة الخلوية من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية.

 

  • يستعمل الوصول المتعدد بتقسيم التردد “FDMA” لمحادثات متزامنة متعددة.

 

  • نطاقات التردد ضمن “800 ميجاهرتز” و”900 ميجاهرتز” مخصصة للهواتف الخلوية في “Amps”، ويتم استخدام نصف الإشارة لإرسال الإشارات والنصف الآخر يستخدم لاستقبال الإشارات.

 

  • تتطلب نطاقاً ترددياً عالياً خاصةً عندما يكون عدد المحادثات مرتفعاً جداً.

 

  • كان أول نظام يستخدم الخلايا السداسية، لذلك صاغ رواد “AMPS” مصطلح الخلوية.

 

  • يبلغ عرض الخلايا في “Amps” من “10 كم” إلى “20 كم”.

 

  • نظراً لأنّها كانت تقنية تمثيلية، فقد عانت من الضوضاء والتنصت.

 

ملاحظة: “FDMA” هي اختصار لـ “Frequency -division multiple access”.

 

بنية نظام AMPS:

 

شكلت بنية “AMPS” أساس أنظمة “2G”، وكان يتألف من محطات “transceiver” الأساسية ومكتب تبديل الاتصالات المتنقلة “MTSO”، وقام “MTSO” بالوظائف التالية:

 

  • ربط المكالمات داخل الشبكة الخلوية الرفيعة وشبكات “PSTN” الأخرى.

 

  • تجميع معلومات الفواتير.

 

  • التسجيل.

 

  • المصادقة.

 

  • تحديث الموقع.

 

  • توجيه المكالمات.

 

كافة التغييرات نظام الهاتف المحمول المتقدم التي اخترعتها “Bell Labs” وتم تثبيتها لأول مرة في الولايات المتحدة في عام 1982م، وفي كافة أنظمة الهواتف المحمولة تنقسم المنطقة الجغرافية إلى خلايا، وهذا هو سبب تسمية الأجهزة أحياناً بالهواتف المحمولة.

 

في خلايا “AMPS”، يتراوح عرضها عادةً بين “10 كم” و”20 كم” في الأنظمة الرقمية وتكون الخلايا أصغر، كما تستعمل كل خلية مجموعة من الترددات التي لا يستخدمها أي اشخاص، والفكرة الرئيسية التي تمنح الأنظمة الخلوية سعة أكبر من الأنظمة السابقة هي استخدام خلايا بسيطة نسبياً وإعادة إستعمالها ترددات الإرسال في الخلايا المجاورة، وبالتالي يزيد التصميم الخلوي من سعة النظام بمقدار مرتبة على الأقل من حيث الحجم أكثر ممّا تصغر الخلايا، وتعني الخلايا الأصغر أنّ هناك حاجة إلى طاقة أقل، ممّا يؤدي إلى أجهزة إرسال وهواتف أصغر وأرخص تكلفة.

 

  • “MTSO” هي اختصار لـ “Mobile Telecommunications Switching Office”.

 

  • “PSTN” هي اختصار لـ “Public Switched Telephone Network”.

 

كيفية عمل AMPS:

 

في منطقة نما فيها عدد المستخدمين للإشارة إلى زيادة التحميل على النظام يمكن تقليل الطاقة وزيادة التحميل، ويمكن تقليل الطاقة وتنقسم الخلايا المثقلة إلى خلايا دقيقة للسماح بمزيد من إعادة استخدام التردد، وفي وسط كل خلية توجد المحطة الأساسية التي ترسل إليها جميع الهواتف الموجودة في الخلية.

 

تتكون المحطة الأساسية من جهاز كمبيوتر وجهاز إرسال أو مستقبل متصل بالهوائي، وفي النظام الصغير يتم توصيل جميع المحطات الأساسية بجهاز واحد يسمى مركز التحويل المحمول “MSC” أو مكتب تحويل الهاتف المحمول “MTSO”، وتُعد “MSCs” ضرورية لإنهاء المكاتب كما هو الحال في الأنظمة الهاتفية، وهي في الواقع متصلة بمكتب واحد على الأقل لنظام الهاتف.

 

في أي هاتف نقال فوري يكون منطقياً في خلية واحدة محددة وتحت سيطرة محطة القاعدة الخلوية تلك، ثم يتم إبلاغ الهاتف برئيسه الجديد وإذا كانت هناك مكالمة جارية، فسيُطلب منه التبديل إلى قناة جديدة، كما تُستغرق هذه العملية المسماة “handoff” حوالي “300 ميللي ثانية”، ويتم تعيين القناة بواسطة “MSC” المركز الرئيسي للنظام، والمحطات الأساسية هي في الحقيقة مجرد مرحلات راديو سيئة.

 

يستخدم ترددات منفصلة لكل محادثة باستخدام تقنية تعرف باسم الوصول المتعدد بتقسيم التردد “FDMA”، كما تم توحيده في الأصل كـ “EIA / TIA / Is-3” من قبل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير “ANSI” على الرغم من أنّه تم استبداله لاحقاً بواسطة “EIA / TIA-553” ومعيار “Tia” المؤقت “Is-91”.

 

تعمل “Amps” في نطاق “FM” الخلوي “800 ميجاهرتز”، كما يبلغ عرض كل قناة “Amps” حوالي “30 كيلوهرتز”، وتتكون من ترددين 416 منها في نطاق “824 ميجاهرتز” إلى “849 ميجاهرتز” للإرسال من محطات الهاتف المحمول إلى المحطات الأساسية، في حين أنّ الـ 416 المتبقية تقع في نطاق “869 ميجاهرتز” إلى “894 ميجاهرتز” للإرسال من المحطات القاعدية إلى المحطات المتنقلة.

 

يجب أن تستخدم الخلايا الواقعة على مسافة قصيرة من بعضها البعض مجموعات فرعية مختلفة من هذه القنوات لتجنب التداخل، ونتيجةً لذلك يتم تقليل عدد القنوات المتاحة في كل موقع بشكل كبير، ونظراً لكونه معياراً تمثيلياً، فإنّ “Amps” عرضة للضوضاء، كما تم تشغيل المحادثات أيضاً في مراكز الاتصال باستخدام ماسح ضوئي، لذلك كانت الأطراف الثالثة غير المرغوب فيها حرة في التنصت.

 

كما أدى هذا العيب إلى مشكلة يعرف باسم “الاستنساخ”، حيث يمكن للمتنصت الذي يمتلك معدات متخصصة اعتراض الرقم التسلسلي الإلكتروني “ESN” للهاتف واستنساخه على هاتف مختلف، وجميع المكالمات التي يتم إجراؤها بعد ذلك بواسطة الرقم المستنسخ سترسل الفواتير إلى مالك “ESN” الأصلي، كما كلف الاستنساخ صناعة الهاتف المحمول ملايين الدولارات، وتتميز المعايير والتقنيات الرقمية الأحدث ، مثل “AMPS” الرقمي والنظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM” والوصول المتعدد بتقسيم الكود “CDMA” بأمان أفضل وقدرة أكبر.

 

  • “MSC” هي اختصار لـ “Mobile Switching Office”.

 

  • “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile Communications”.

 

  • “MTSO” هي اختصار لـ “Mobile Telephone Switching Office”.

 

  • “ESN” هي اختصار لـ “Electronic serial number”.

 

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى