مركز التبديل للهواتف Mobile Switching Center

تم تنظيم “MSC” بحيث تتصل المحطات الأساسية بها، بينما تتصل بشبكة “PSTN“، ونظراً لأنّ الهواتف المحمولة تتصل بهذه المحطات الأساسية، فإن جميع أشكال الاتصال وسواء بين هاتفين خلويين أو بين هاتف خلوي وهاتف أرضي تنتقل عبر “MSC”.

ما هو مركز التبديل للهواتف MSC

مركز التبديل للهواتف “MSC”: هو حجر الزاوية في النظام الفرعي لتبديل الشبكة “NSS”، ويرتبط في الغالب بوظائف تبديل الاتصالات، مثل إعداد المكالمة وإصدارها وتوجيهها، ومع ذلك فإنّه يؤدي أيضاً مجموعة من المهام الأخرى بما في ذلك توجيه الرسائل القصيرة والمكالمات الجماعية والفاكس وفواتير الخدمة بالإضافة إلى التفاعل مع الشبكات الأخرى، مثل شبكة الهاتف العامة “PSTN”.

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

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

• “NSS” هي اختصار لـ “Network switching subsystem”.

أساسيات مركز التبديل للهواتف MSC

يُعد مركز تحويل الهاتف المحمول “MSC” جزءاً أساسياً من نظام شبكة “GSM” أو “CDMA“، كما يعمل كمركز تحكم في النظام الفرعي لتبديل الشبكة “NSS”، ويربط “MSC” المكالمات بين المشتركين عن طريق تبديل حزم الصوت الرقمية بين مسارات الشبكة، كما يوفر المعلومات اللازمة لدعم مشتركي خدمة الهاتف المحمول وبناءً على حجم مشغل الهاتف المحمول يمكن تنفيذ “MSC” متعددة.

تتمركز “MSC” بين المحطة الأساسية وشبكة الهاتف العامة “PTSN”، كما يتم توجيه جميع الاتصالات المتنقلة من المحطة الأساسية عبر “MSC”، و”MSC” هي المسؤولة عن التعامل مع المكالمات الصوتية والرسائل النصية القصيرة بما في ذلك الخدمات الأخرى مثل الفاكس، كما يبدأ “MSC” إعداد المكالمة بين المشتركين وهو مسؤول أيضاً عن الفواتير المدفوعة مسبقًا في الوقت الفعلي ومراقبة الحساب.

تُعد “MSC” مسؤولة عن عمليات التسليم بين وحدات “BSC”، وبين وحدات التحكم في المحطة الأساسية والتسليم بين “MSC” بين مراكز التحويل المتنقلة، كما يبدأ “BSC” تسليم ما بين “BSC” من “MSC” عندما يلاحظ أنّ الهاتف المحمول يقترب من حافة خليته، وبعد تقديم الطلب من قبل “BSC” يقوم “MSc” بالمسح من خلال قائمة لتحديد “BSC” المجاورة.

وبعد ذلك يشرع في تسليم الجهاز المحمول إلى “BSC” المناسب، كما تعمل “MSC” مع سجل موقع المنزل “HLR”، والذي يخزن معلومات الموقع من بين المعلومات الأخرى ذات الصلة لمواكبة التنقل المستمر للأجهزة المحمولة، كما يستخدم “MSc” قاعدة بيانات “HLR” لتحديد موقع كل جهاز محمول من أجل توفير التوجيه المناسب للمكالمات.

يمكن لمشغل شبكة صغيرة أن يستخدم “MSC” واحداً فقط بينما يحتاج المشغل الكبير إلى عدة مراكز “MSC”، كما تلعب “MSC” دوراً مهماً في عمليات التسليم ولا سيما عمليات التسليم التي تتضمن وحدات تحكم متعددة في المحطة الأساسية، وتُعرف باسم عمليات التسليم “inter-BSC” أو عمليات التسليم داخل “MSC” بالإضافة إلى تلك التي تتضمن العديد من “MSC”، والمعروفة باسم عمليات التسليم بين “MSC”.

في عملية التسليم بين “BSC” وعند اكتشاف أنّ الجهاز المحمول يقترب من حافة خليته تطلب “BSC” المساعدة في التسليم من “MSC” الخاص بها، ثم تقوم “MSC” بمسح قائمة الخلايا المجاورة و”BSC” المقابلة لها وتسهيل التسليم إلى “BSC” المناسب.

أثناء تنقل الهواتف المحمولة، من المهم أن تخصص “MSC” موقع كل هاتف لتسهيل اتصالات التوجيه بينها بشكل فعال، وبالنسبة لهذه المهمة تعمل “MSC” مع قاعدة بيانات كبيرة تُعرف باسم سجل موقع المنزل “HLR”، والتي تخزن الموقع ذي الصلة والمعلومات الأخرى لكل هاتف محمول.

نظراً لأنّ الوصول إلى “HLR” يستخدم العديد من موارد الشبكة فإنّ معظم المشغلين يستخدمون سجلات مواقع الزائر “VLRs”، وهذه قواعد بيانات أصغر نسبياً تتكامل مع “MSC” وتقوم بعض شركات الاتصالات بنشر “VLR” واحد لكل “MSC”، بينما يقوم البعض الآخر بإعداد “VLR” واحد لخدمة “MSCs” متعددة.

• “VLR” هي اختصار لـ “visitor location register”.

• “HLR” هي اختصار لـ “Home Location Register”.

• “BSC” هي اختصار لـ “base station controller”.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobiles”.

آلية عمل مركز التبديل للهواتف MSC

تستخدم “MSC” سجل موقع المنزل “HLR” أو سجل موقع الزائر “VLR” وبطاقة “SIM” الخاصة بالجهاز لمصادقة المشترك، وتحديد ما إذا كان لديه إذن بالوصول إلى الشبكة والتأكد من أنّ المشترك قد تم تحصيل رسوم منه بشكل صحيح مقابل أي خدمات يستخدمها .

“HLR” و”VLR” هُما قاعدتا بيانات تحتويان على معلومات حول المشتركين المصرح لهم باستخدام الشبكة بما في ذلك موقعهم، ورقم دليل المشترك الدولي لمحطة الهاتف المحمول “MSISDN” وهوية المشترك المحمول الدولي “IMSI”، و”MSISDN” هو رقم الهاتف المرتبط بالجهاز والمشترك ورقم “IMSI” هو رقم فريد يحدد هوية المشترك.

يعتبر “MSC” بمثابة حارس البوابة للشبكة، حيث يتحقق من معرّفات الأجهزة ويحدد من يمكنه الوصول إلى خدمات الشبكة ومن لا يمكنه الوصول إليها، وبعد اتصال الجهاز تمرر “MSC” الإرسال والمعلومات إلى “MSC” للجهاز الذي تحاول الاتصال به، ثم تتبع الخدمات التي يستخدمونها وتسجيل تفاصيل استخدام الشبكة لأغراض الفوترة.

تعتمد عملية المصادقة هذه على مفتاح سري لبطاقة “SIM” للجهاز ومشاركة “HLR” للشبكة، حيث باستخدام المفتاح يقوم “HLR” بإنشاء استجابة موقعة “SRES” على رقم عشوائي، كما تقوم “MSC” بإعادة توجيه الرقم العشوائي إلى الجهاز وإذا استجاب الجهاز بنفس “SRES” مثل “HLR”، فإنّ “MSC” تصادق عليه.

• “MSISDN” هي اختصار لـ “Mobile Station Integrated Services Digital Network”.

• “IMSI” هي اختصار لـ “International Mobile Subscriber Identity”.

• “SIM” هي اختصار لـ “Subscriber Identity Module”.

• “SRES” هي اختصار لـ “signed response to an authentication challenge”.

كيف تساعد MSC في تسهيل عمليات التسليم

يمكّن الهيكل الخلوي للشبكات الخلوية الأجهزة المحمولة من البقاء على اتصال بالشبكة حتى أثناء انتقالها عبر مناطق جغرافية كبيرة، وأصبح هذا ممكناً لأنّ الخلايا يمكنها “تسليم” اتصالاً بخلية مجاورة بكفاءة عندما يعبر الجهاز الحدود بينهما.

تحتوي كل خلية على “MSC” والتي تشرف على العديد من وحدات التحكم في المحطة الأساسية والتي يمكنها الإشراف على المئات من محطات الإرسال والاستقبال الأساسية، وداخل خلية “BSC” يحتوي كل “BTS” على خلية خاصة به والتي يمكن أن تتقاطع مع خلايا “MSCs” المتعددة و”BSCs” و”BTSs”.

وبالإضافة إلى ذلك تشكل نطاقات التردد أساساً طبقات مميزة لخلية “BTS”، كما تخلق هذه الهياكل المتداخلة أربعة سيناريوهات محتملة، حيث يجب “تسليم” محطة متنقلة أي جهاز به بطاقة “SIM”:

• تسليم “Intra-BTS”، يقوم بتبديل الترددات أو الفتحات داخل نفس “BTS”.

• تسليم “Intra-BSC / inter-BTS handover”، يدخل في خلية “BTS” مختلفة تنتمي إلى نفس “BSC”.

• تسليم “Inter-BSC” / تسليم داخل “MSC”، يدخل إلى خلية “BTS” مختلفة تنتمي إلى “BSC” مختلف ولكن نفس “MSC”.

• “Inter-MSC handover”، يدخل في خلية “BTS” مختلفة تنتمي إلى “BSC” مختلف و”MSC” مختلف.

تشارك “MSC” في السيناريوهين الثالث والرابع، حيث تقوم بتسليم الجهاز إلى “BSC” آخر تشرف عليه من أجل التسليم داخل “MSC” أو التنسيق مع “MSC” آخر لتسليم بين “MSC”، كما تضمن عمليات التسليم السلس عدم تعرض الأجهزة للانقطاعات في الخدمة أثناء انتقالها عبر الخلايا، كما تساعد الأجهزة الخلوية على إنشاء اتصالات بالأجهزة الأخرى بسرعة.