اقرأ في هذا المقال
- ما هي شبكات الاتصالات المتنقلة MCN؟
- أساسيات شبكة الهاتف المحمول
- كيفية إجراء مكالمة
- آلية عمل شبكة الهاتف المحمول
- ميزات الأنظمة الخلوية
تتبع اتصالات الهاتف المحمول طريقة الاتصالات الهاتفية توصيل اثنين من المستخدمين عن بعد من خلال معدات الشبكة المحددة بالمستخدم المسؤول عن التحكم بالخدمة، ولكن على عكس الهواتف الثابتة في شبكة الهاتف المحمول ليست الأسلاك النحاسية أو الألياف الضوئية ولكن الإرسال اللاسلكي هو الذي يوفر الرابط النهائي.
ما هي شبكات الاتصالات المتنقلة MCN؟
شبكات الاتصالات المتنقلة “MCN”: هي نوع من شبكات الاتصالات مع مجموعة من المحطات والكيانات والعقد المتصلة ببعضها البعض من خلال الروابط، والتي تتيح الاتصالات بين مستخدمي المحطات الطرفية كما تمثل الكيانات الأشخاص الذين يستخدمون أجهزة محمولة وفي نفس الوقت يتواصلون مع بعضهم البعض عن طريق الرسائل أو إشارات المكالمات الصوتية.
يتم دعم وتقديم “MCN” بواسطة العديد من التقنيات مثل النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM” وخدمة حزمة الراديو العامة “GPRS” والمحسّنة، كما يرتبط الهاتف المحمول للمستعمل من خلال الهواء بهوائي المحطة الأساسية “base station” والذي يعمل على ربط البديل المركزي للمشغل وهو جهاز كمبيوتر، ويؤدي هذا إلى توجيه الاتصال إلى الطرف المقابل على الشبكة الثابتة أو عبر محطات قاعدة أخرى.
- “MCN” هي اختصار لـ “mobile communication networks”.
- “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
أساسيات شبكة الهاتف المحمول:
الشبكة الخلوية: هي شبكة من الروابط اللاسلكية ومنطقة ما على الأرض مقسمة إلى خلايا، ويمكن أن يكون شكل هذه الخلايا سداسية أو مربعة أو مستطيلة أو دائرية أو أي أشكال أخرى، لكنّ الشكل السداسي هو الأكثر تفضيلاً لإنشاء خلايا شبكة خلوية، والهاتف المحمول يعمل على تقنية الشبكة الخلوية.
كل من هذه الخلايا لها محطات الإرسال والاستقبال القاعدية الخاصة بها، وتوفر هذه المحطات الأساسية تغطية شبكة لاسلكية للخلية، كما يمكن استخدام هذه الترددات اللاسلكية لنقل الصوت والبيانات ومحتوى راديو “FM” وما إلى ذلك، حيث تستعمل كل خلية مجموعة متنوعة من الترددات لتجنب التعارض مع الخلايا المجاورة.
عندما يتم جمع عدد من الخلايا معاً، فإنّها تقدم تغطية تردد لاسلكي “radio frequency” لمنطقة كبيرة وهذا هو الأسلوب الذي تعمل بها الأجهزة اللاسلكية أو أجهزة الإرسال والاستقبال، مثل الهاتف المحمول والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية، كما تتيح شبكة الهاتف المحمول الاتصال اللاسلكي باستخدام الأجهزة المحمولة، مثل الهواتف المحمولة أو الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية.
توفر شبكات الهاتف المحمول البنية التحتية اللازمة ويتم تشغيلها من قبل مزودي خدمات الهاتف المحمول، وكذلك إلى شبكة الوصول التي تنشئ الاتصال اللاسلكي بالأجهزة الطرفية عن طريق الراديو توجد شبكة أساسية تتصل نقاط الوصول “Access Points” الفردية ببعضها البعض، حيث تضمن الشبكة الأساسية أن مستخدمي الهاتف المحمول يمكنهم تبادل المعلومات مع أولئك الذين يستخدمون شبكات وصول أخرى أو شبكات خارجية.
يتمثل العامل الرئيسي المميز بين الشبكات الثابتة والمتنقلة في شبكة الوصول، حيث تستخدم شبكة الخطوط الأرضية أيضاً شبكة أساسية مماثلة أو نفس الشبكة، ولكن على عكس شبكة الهاتف المحمول تستخدم تقنيات سلكية في شبكة الوصول الخاصة بها.
- “FM” هي اختصار لـ “Frequency modulation”.
كيفية إجراء مكالمة:
- عندما يتم تشغيل الهاتف المحمول، فإنّه يعمل على الحصول على “SID” على قناة التحكم وإذا لقى الهاتف المحمول صعوبة في الحصول على ارتباط بقناة التحكم، فإنّه يظهر رسالة “لا توجد خدمة”.
- إذا وجد الهاتف المحمول “SID”، فإنّه يقارن “SID” مع “SID” المبرمج في الجهاز، وفي حالة تماثل كل من “SID”، يعين الهاتف أنّ الخلية التي يتصل بها هي جزء من نظامه المنزلي.
- يرسل الهاتف أيضاً طلب تسجيل مع “SID” ويُلاحق “MTSO” موقع هاتفك في قاعدة بيانات وتعرف “MTSO” في أي خلية أنت عندما تريد رنين الهاتف.
- يحصل “MTSO” على الإشارة ويسعى في العثور على الهاتف، ويبحث “MTSO” في قاعدة البيانات الخاصة به للعثور على الخلية التي يوجد بها الهاتف، ثم يُعيّن “MTSO” زوج تردد لاستقبال المكالمة.
- يتصل “MTSO” بالهاتف المحمول عبر قناة التحكم لبيانه الترددات التي يجب استعمالها وبمجرد تشغيل الهاتف المحمول والبرج على هذه الترددات يتم توصيل المكالمة.
- عندما يتحرك الهاتف المحمول نحو طرف الخلية ستدرك المحطة الأساسية للخلية أنّ قوة الإشارة تقل، وفي الوقت نفسه ستتمكن المحطة الأساسية في الخلية التي يتحرك فيها الهاتف من زيادة قوة إشارة الهاتف.
- توافق المحطتان القاعدتان أنفسهما من خلال “MTSO”، وفي مرحلة ما يحصل الهاتف المحمول على إشارة على قناة تحكم ويوجهها لتغيير الترددات، وسيؤدي هذا إلى تبديل الهاتف إلى الخلية الجديدة.
ملاحظة:“MTSO” هي اختصار لـ “Mobile Telephone Switching Office”.
ملاحظة:“SID” هي اختصار لـ “system identification number”.
ملاحظة:“قناة التحكم” هي تردد خاص يستخدمه الهاتف والمحطة الأساسية للتحدث مع بعضهما البعض
آلية عمل شبكة الهاتف المحمول:
1- شبكة المحمول ونقل البيانات المتنقلة:
تم التخطيط لشبكة الهاتف المحمول بشكل حصري تقريباً للاتصالات الصوتية، ومع ذلك أصبح استخدام بيانات الهاتف المحمول مهماً بشكل متزايد على مر السنين، خاصةً مع ظهور الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، ويعد هذا أيضاً سبباً رئيسياً وراء التطور السريع لمعايير الاتصالات المتنقلة.
وفي حين أنّ المعايير مثل “GPRS” أو “EDGE” تتيح فقط سرعات الإرسال في نطاق الكيلوبتات في الثانية، فإنّ شبكات المحمول الحديثة مع تقنية “3G” أو “4G” مثل “UMTS” و”LTE” تحقق عرض نطاق ترددي يصل إلى العديد من الميجابت في الثانية، كما يسمح معيار “LTE” بمعدلات نقل تزيد عن “100 ميجابت في الثانية”، وباستخدام نطاقات تردد مختلفة يمكن أن تغطي مساحة كبيرة حول سارية الراديو.
- “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service”.
- “EDGE” هي اختصار لـ “Enhanced Data for Global Evolution”.
- “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.
- “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term Evolution”.
2- شبكة الهاتف المحمول وأنظمة الهاتف السحابية الحديثة:
بفضل شبكات الهاتف المحمول وأنظمة الهاتف السحابية الحديثة يمكن دمج أجهزة الاتصالات المحمولة بسهولة في أنظمة الهاتف، ويمكن للجهاز المحمول الاتصال بنظام الهاتف السحابي عبر اتصال قياسي عبر الشبكة الخلوية وكذلك عبر شبكة “Wi-fi”، ويمكن أن يتيح تطبيق العميل المناسب على الجهاز المحمول إمكانية الوصول إليه عبر رقم الهاتف الأرضي.
كما يمكن تمكين وظائف النظام مثل انتظار المكالمات أو عقد المؤتمرات أو وظائف التبديل بين نظام الهاتف السحابي وشبكة الهاتف المحمول، ولتمكين الفوترة للمكالمات التي يتم إجراؤها من قبل مستخدمي الهاتف المحمول عبر نظام الهاتف المركزي تتوفر ميزات مثل الاتصال من خلال أو معاودة الاتصال، وعند تغيير شبكة النوع التي يتصل بها مستخدم الهاتف المحمول تتيح تقنية تسمى التسليم إمكانية استمرار المحادثة دون انقطاع.
ميزات الأنظمة الخلوية:
- تعمل الأنظمة الخلوية اللاسلكية على حل مشكلة الازدحام الطيفي وزيادة قدرة المستخدم.
- تقدم سعة عالية جداً في نطاق محدود.
- إعادة استخدام قناة الراديو في الخلايا المختلفة.
- تعمل على ترسيخ عدد ثابت من القنوات لخدمة عدد كبير بشكل تعسفي من المستعملين عن طريق إعادة استخدام القناة عبر منطقة التغطية.
- الاتصال دائماً بين المحمول والمحطة الأساسية وليس مباشرة بين الهواتف المحمولة.
- يتم تحديد مجموعة من قنوات الراديو لكل محطة قاعدة خلوية داخل منطقة جغرافية صغيرة تسمى خلية “cell”.
- يتم تعيين مجموعات قنوات مختلفة للخلايا المجاورة.
- من خلال قلت مساحة منطقة التغطية داخل حدود الخلية، يمكن إعادة استعمال مجموعات القنوات لتغطية خلايا مختلفة.
- تعمل على المحافظة مستويات التداخل ضمن الحدود المقبولة.
- إعادة استخدام التردد أو تخطيط التردد.
- تنظيم الشبكة الخلوية اللاسلكية.
