ما هو تدفق المكالمات في الاتصالات المتنقلة

Call Flowيصف تدفق المكالمات العملية التي تقوم بها الشبكة بتوجيه مكالمة إلى جهاز محمول، وحتى أجهزة “LTE” لا تزال تستخدم شبكات “3G” لمعظم المكالمات الصوتية، ويختلف تدفق مكالمات “3G” في شبكة “GSM” عنه في شبكة “CDMA”.

ما هو تدفق المكالمات

تدفق المكالمات: هو العملية التي تقوم بها الشبكة بتوجيه مكالمة أي مكالمة صوتية أو مكالمة بيانات إلى جهاز محمول، وهو يصف كيفية إنشاء جلسة مكالمة بيانات أو صوتية على طول الشبكة من خلال إرسال الإشارات من طرف إلى طرف.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code-division-multiple-access”.

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

كيفية عمل تدفق اتصال LTE

تتكون هذه العملية من إرسال الإشارات من طرف إلى طرف من معدات المستخدم “UE” إلى العقدة المتطورة “B (eNB)”، وكيان إدارة التنقل “MME” وخادم المشترك المنزلي “HSS” وبوابة الخدمة “SGW” وبوابة “(PDN (PGW”.

• يبدأ بإنشاء ارتباط لاسلكي من “UE”.

• عندما يتم تشغيل “UE”، فإنّه يبدأ إجراء بحث الخلية، وفي هذه العملية تحدد تجهيزات المستعمل الخلايا القريبة للحصول على تزامن التردد والتوقيت مع الخلية.

• عندما تنشئ “UE” رابط تحكم لاسلكي لإرسال واستقبال إشارات التحكم مع “eNodeB” فإنّها ترسل مرفقاً، أي إجراء لتسجيل “UE” على الشبكة عندما تكون طاقتها قيد التشغيل وعلى سبيل المثال تطلب إلى “MME”.

• تنفذ تجهيزات المستعمل و”MME” إجراءات الأمن المطلوبة بما في ذلك الاستيقان والتشفير والسلامة.

• بمجرد أن تتلقى “MME” طلب الإرفاق فإنّها تستعلم من “HSS” للحصول على تفاصيل المصادقة.

• يرسل “HSS” متجهات المصادقة إلى “MME” في إجابة معلومات المصادقة.

• الخطوة التالية في تدفق المكالمات لـ “LTE” تتعلق بالمصادقة والأمان، وتطلب الشبكة تجهيزات المستعمل من أجل نواقل الاستيقان.

• عندما توفر تجهيزات المستعمل نفس الشيء تقارنه “MME” بما أرسلته “HSS”.

• إذا كانت متطابقة يتم مصادقة “UE”.

• ترسل “MME” رسالة طلب تحديث موقع إلى خادم “HSS”.

• يسجل “HSS” أن تجهيزات المستعمل مرتبطة في إطار “MME”.

• لبدء إنشاء مسار إرسال إلى “PDN” الافتراضي، ترسل “MME” طلب جلسة إنشاء إلى “S-GW”.

• عندما يتلقى “S-GW” طلب إنشاء جلسة من “MME”، فإنّه يطلب تحديث ربط الوكيل إلى “P-GW”.

• يخصص “P-GW” عنوان “IP” لتجهيزات المستعمل ويخطر “S-GW” بهذه المعلومات في رسالة إقرار بالربط بالوكالة.

• تنشئ هذه العملية مساراً مستمراً لاتصالات الشبكة الأساسية بين “P-GW” و”S-GW” لعنوان “IP” المخصص.

• يُعد “S-GW” حامل نفاذ لاسلكي من نفسه إلى “eNodeB”، ويرسل إشارة استجابة إنشاء جلسة إلى “MME”.

• تحتوي إشارة استجابة إنشاء الجلسة على المعلومات المطلوبة لتكوين حامل الوصول اللاسلكي من “eNodeB” إلى “S-GW”، بما في ذلك عناصر المعلومات الصادرة عن “S-GW” وعنوان “IP” المخصص لـ “UE”.

• ترسل “MME” المعلومات الموجودة في إشارة استجابة إنشاء الجلسة إلى “eNodeB” في إشارة طلب إعداد السياق الأولي، وتكوين المعلومات المطلوبة لمسار الاتصالات وإدارة الاتصالات.

• يتلقى “UE” طلب قبول الإرفاق.

• ينشئ “eNodeB” رابط بيانات الراديو ويرسل قبول المرفق إلى تجهيزات المستعمل، كما يقوم أيضاً بتكوين حامل الوصول اللاسلكي من “eNodeB” إلى “S-GW”، ويرسل استجابة إعداد سياق أولية إلى “MME”.

• تحتوي استجابة إعداد السياق الأولية على عناصر المعلومات الصادرة عن “eNodeB” المطلوبة لإنشاء حامل الوصول الراديوي من “S-GW” إلى “eNodeB”.

• عندما يتلقى “UE” قبول الإرفاق، فإنّه يرسل استجابة كاملة للإرفاق إلى “MME” لإخطار أنّ المعالجة قد اكتملت.

• يرسل “MME” المعلومات في استجابة إعداد السياق الأولي إلى “S-GW” في إشارة طلب حامل التعديل.

• يكمل “S-GW” تشكيل الموجة الراديوية المعدة مسبقاً من “S-GW” إلى “eNodeB” ويرسل استجابة حامل التعديل إلى “MME”.

• وبذلك يتم إنشاء مسار اتصالات من “UE” إلى “P-GW”، ممّا يتيح الاتصال بـ “PDN” الافتراضي.

• إذا لم تقم “UE” بإجراء أي اتصال لفترة محددة من الوقت، فإنّ وظيفة الاتصال الدائم السابقة تطلق ارتباط التحكم اللاسلكي، ووصلة بيانات الراديو “LTE” وحامل الوصول اللاسلكي “LTE” مع الحفاظ على مسار اتصالات الشبكة الأساسية.

• بعد أن تنشئ “UE” اتصالاً بـ “PDN” الافتراضي، من الممكن بدء اتصال آخر بـ “PDN” مختلف وبهذه الطريقة يمكن إدارة شبكات “PDN” وفقاً للخدمة.

ملاحظة:“MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity” و”PDN” هي اختصار لـ “Public-Data-Network”.

ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ “user-equipment” و”P-GW” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway”.

ملاحظة:“S-GW” هي اختصار لـ “signaling-gateway” و”IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

ملاحظة:“HSS” هي اختصار لـ “Home-Subscriber-Server”.

العلاقة بين تدفق المكالمات وعملية التسليم

عندما يتم تشغيل الهاتف المحمول لأول مرة، يتم اتصال “ME” بأقرب محطة محطة إرسال واستقبال أساسية “BTS” من خلال واجهة هوائية أو رابط راديو، ويقوم بتحديث الشبكة التي يوجد بها هذا الهاتف المحمول المعين تحت “BTS”، وتسمى “BTS” أيضاً باسم برج الخلية أو المواقع الخلوية.

يتم تصنيف مواقع الخلايا على أنّها مواقع “E1” مفردة أو مواقع “E1” مزدوجة، كما تحتوي القناة “E1” على “32 قناة”، حيث تُستخدم قناة واحدة لإرسال وقناة واحدة تستخدم للتزامن، ويتم استخدام “30 قناة” متبقية لحركة المرور وعلى سبيل المثال يمكن لـ “30 شخصاً” التحدث في وقت واحد ضمن موقع خلية “E1” واحد، ويخدم كل موقع خلية نطاقاُ معيناً، وونطاق موقع الخلية يعتمد على الكثير من العوامل بما في ذلك:

• ارتفاع الهوائي.

• تردد الإشارة.

• التضاريس / المكان.

جميع مواقع “BTS / Cell” متصلة من خلال وحدة تحكم المحطة الأساسية “BSC” بالشبكة، ويعمل “BSC” كواجهة بين الشبكة و”ME”، وعندما يتم طلب رقماً والضغط على الزر الأخضر لإجراء مكالمة يطلب “BTS” في الخلفية قناة مرور من “BSC”، ويعالج “BSC” جميع القنوات الراديوية في آلية من نوع التجمع على السطح البيني الجوي.

بمجرد انتهاء المستخدم من المحادثة سيتم تحرير قناة المرور مرة أخرى إلى تجمع قنوات حركة المرور و”BSC” لها دور استيراد كبير في تسليم المكالمة “Handoff”، فمثلاً المستخدم يقود وهو في مكالمة لذلك ينتقل المستخدم من نطاق موقع خلية واحد إلى نطاق موقع خلية آخر، كما قد يكون هناك تغيير في أنّ المستخدم ينتقل من “BSC” إلى “BSC” آخر أيضاً.

كما أنّه عندما يتم التحدث يتم تخصيص قناة مرور واحدة من “BSC” إلى “BTS” وإلى الهاتف المحمول وعندما ينتقل المستخدم من “BTS” إلى “BTS” آخر، سيتم تخصيص قناة جديدة وتسمى عملية تحويل المكالمة من قناة مرور إلى قناة مرور أخرى باسم “Handoff“، وعمليات التسليم هي في الأساس نوعان:

• التسليم الناعم.

• التسليم الصعب.

تستخدم أنظمة “GSM” أنظمة “Hard Handoff” و”CDMA” تستخدم “Soft Handoff”، وفي “Hard Handoff” سيتم إسقاط قناة مرور موجودة قبل تخصيص قناة جديدة، ولكن هذا يحدث في غضون بضعة أجزاء من الثانية أي حوالي “60 مللي ثانية”، حيث لا يستطيع المستخدم تحديد انقطاع المكالمة.

وفي “Soft Handoff” قبل إسقاط القناة الحالية سيتم تخصيص قناة جديدة وسيتم توجيه حركة المرور عبر القناة الجديدة، كما يوفر هذا اتصالاً سلساً ويمكن توصيل الهاتف المحمول في وقت واحد بالعديد من المحطات الرئيسية في وقت واحد، وفي وقت التسليم لا يتم نقل المكالمة قيد التقدم من محطة قاعدة إلى محطة قاعدة أخرى فحسب بل يتم نقلها أيضاً من ترددها الحالي إلى تردد آخر.

• “BTS” هي اختصار لـ “Base-transceiver-station”.

• “BSC” هي اختصار لـ “Base-Station-controller”.

• “ME” هي اختصار لـ “Mobile Equipment”.