برتوكول وعمليات نظام الاتصالات GPRS

تُعتبر حزمة بروتوكول “GPRS” عنصراً أساسياً في سماعة الهاتف أو المحطة الأساسية “GPRS“، حيث تعمل على تقسيم الوظائف المختلفة إلى طبقات مختلفة بحيث تكون الأولويات الصحيحة، كما تتيح حزمة البروتوكولات إجراء عمليات التبادل بالطريقة المطلوبة وإدارتها بطريقة منظمة، كما يتميز عمل “GPRS” المحمول بأوضاعه التشغيلية سواء من التهيئة أو الخمول والتعليق والاستعداد، ولأنّه يمكن ربط “GPRS” المحمول من حيث البيانات، فإنّ الهاتف المحمول لديه حالات استخدام على شكل طوبولوجيا الشجرة (Tree topology).

نموذج طبقة OSI:

توفر خدمة حزمة الراديو العامة “GPRS” للمستخدمين المتنقلين خدمات تحويل الحزمة من طرف إلى طرف من خلال مشاركة قنوات الراديو مع خدمات تبديل الصوت والدوائر، وفي مثل هذا النظام يُعد تخصيص الموارد الراديوية للخدمات بتبديل الدارات ومبدلات الحزم مسألة مهمة قد تؤثر على جودة الخدمة لكلتا الخدمتين بشكل كبير.

تتكون حزم البروتوكول من طبقات وتتبع بشكل عام نموذج طبقة “OSI”، حيث يُعد نموذج التوصيل البيني للأنظمة المفتوحة “OSI” نموذجاً مهماً يُميز ويوحد وظائف الاتصال لنظام، مثل الاتصالات المتنقلة أو نظام الكمبيوتر، ولكن في نظام “GPRS” يقوم نموذج “OSI” بذلك دون مراعاة الهيكل الداخلي الأساسي والتكنولوجيا، والهدف من نموذج “OSI” هو قدرة التشغيل البيني لأنظمة الاتصال المتنوعة مع البروتوكولات القياسية، حيث يفصل النموذج نظام اتصال إلى طبقات نظرية ويحدد الإصدار الأصلي من النموذج سبع طبقات، على الرغم من أنّ هذا غالباً ما يكون مصمماً ليناسب تطبيقاً أو نظاماً فردياً.

• “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service”.

• “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection”.

بروتوكول التقارب المعتمد على الشبكة الفرعية SNDCP:

بروتوكول “SNDCP”: هو النظام الفرعي للمحطة الأساسية “BSS”، وهو الأعلى في بروتوكول “GPRS” الفعلي نفسه، حيث يوفر واجهات للطبقات العليا الخاصة بالجهاز أو التطبيق بما في ذلك “IP” و”PPP” حيث يكافئ الطبقة “5” في بروتوكول “GPRS”، حيث هناك ارتباط وثيق وتبعية بين “SNDCP” و”LLC” وهما طبقات متجاورة في بروتوكول “GPRS”، كما يعتمد “SNDCP” كلياً على “LLC” لاستعادة الأخطاء وقدرات الإرسال.

• “BSS” هي اختصار لـ “Base Station Subsystem” و”LLC” هي اختصار لـ “Logical Link Control”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol” و”PPP” هي اختصار لـ “Point-to-Point Protocol”.

• “SNDCP” هي اختصار لـ “SubNetwork Dependent Convergence Protocol”.

التحكم في الارتباط المنطقي LLC:

يتم تغليف البيانات التالية في إطارات “LLC”، حيث تدعم تصحيح الأخطاء وتوفر مستويات خدمة مختلفة من خلال بروتوكول الوصول إلى الرابط على قناة “LAPG”، كما تعطي “LLC” أوضاعاً غير متزامنة ومتوازنة بالإضافة إلى إطارات “UI” و”SABM”، وكلها موجودة في بروتوكول “GSM”.

• “SABM” هي اختصار لـ “Set Asynchronous Balanced Mode” و”UI” هي اختصار لـ “User Interface”.

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

العمليات في نظام GPRS:

1- عملية التهيئة أو الخمول:

عند استخدام الهاتف، يجب عليه التسجيل في الشبكة وتنشيط سجل الموقع، وهذا مشابه لما يتم عمله باستخدام هاتف محمول “GSM”، ولكن يشار إليه على أنّه تحديث الموقع، حيث تحدد أولاً خلية مناسبة وتنقل دفعة راديوية على القناة “RACH” باستخدام دفعات مختصرة؛ لأنّها لا تعرف ما هو التقدم الزمني المطلوب، كما تحدد البيانات الموجودة في هذه الدفعة الهاتف المحمول مؤقتاً وتشير إلى أنّ سبب التحديث هو إجراء تحديث للموقع.

عندما يقوم الهاتف المحمول بتحديد وتنشيط موقعه، تعمل الشبكة على القيام بالمصادقة؛ للتأكد من أنّه مسموح له بالوصول إلى الشبكة، أمّا بالنسبة إلى “GSM“، فإنّه يصل إلى “HLR” و”VLR” عند الضرورة لتحديث الموقع و”AuC” للمصادقة، وعند التسجيل تكتشف الشبكة أنّ الهاتف المحمول لديه إمكانية “GPRS” وتحتفظ “SGSN” بسجل لموقع الهاتف المحمول بحيث يمكن إرسال البيانات هناك.

• “RACH” هي اختصار لـ “Random Access Channel” و”AuC” هي اختصار لـ “Authentication Centre”.

• “VLR” هي اختصار لـ “Visitor Location Register” و”HLR” هي اختصار لـ “Home Location Register”.

• “SGSN” هي اختصار لـ “Serving GPRS Support Node”.

2- عملية التعليق Standby:

يدخل الهاتف في وضع الاستعداد، ويقوم بتحديث وضعه بشكل دوري حسب الحاجة، حيث إنّه يراقب “MNC” للمحطة الأساسية؛ للتأكد من أنّه لم يغير المحطات الأساسية ويبحث عن قنوات تحكم أقوى للمحطة الأساسية، كما يتابع الهاتف المحمول “PPCH” في حالة وجود تنبيه وارد يشير إلى أنّ البيانات جاهزة للإرسال بالنسبة لنظام “GSM”.

تقوم معظم المحطات الأساسية بإعداد جدول زمني لتنبيهات الترحيل بناءً على الأرقام الأخيرة لرقم الجوال، وبهذه الطريقة لا يتعين عليه مراقبة جميع فتحات التنبيه المتاحة ويمكنه بدلاً من ذلك فقط مراقبة رقم مخفض، حيث يعرف أنّه يمكن إرسال التنبيهات إليه وكما يمكن إيقاف تشغيل جهاز الاستقبال لفترة أطول ويمكن إطالة عمر البطارية.

• “MNC” هي اختصار لـ “Multinational Corporation”.

• “PPCH” هي اختصار لـ “Packet Paging Channel”.

3- عملية الاستعداد Ready:

في وضع الاستعداد، يتم ربط الهاتف المحمول بالنظام ويتم القيام باتصال افتراضي مع “SGSN” و”GGSN” ومن خلال تنفيذ هذا الاتصال تعرف الشبكة مكان توجيه الحزم عند إرسالها واستقبالها، بالإضافة إلى ذلك من المحتمل أن يستعمل الهاتف المحمول “PTCCH” لتحقيق ضبط توقيته بشكل صحيح، وبحيث يكون جاهزاً لنقل البيانات إذا لزم الأمر، ومع اتصال الهاتف المحمول بالشبكة يكون جاهزاً لإجراء مكالمة أو نقل بيانات.

لإرسال البيانات، يحاول المحمول طلب قناة حزمة باستخدام قناة الوصلة الصاعدة “PRACH”، ونظراً لأنّ هذا قد يكون مشغولًا، يراقب الهاتف المحمول “PCCCH” الذي يتضمن بت حالة تشير إلى حالة مُستقبل المحطة الأساسية، سواء كان مشغولاً أو خاملاً وقادراً على استقبال البيانات، وعندما يجد الهاتف المحمول أنّ بت الحالة تدل على أنّ جهاز الاستقبال في وضع الخمول، فإنّه يرسل رسالة طلب قناة الحزمة الخاصة به، وفي حالة الموافقة تعمل المحطة الأساسية على إرسال رسالة تعيين إلى “PAGCH” على الوصلة الهابطة.

كما يُشير هذا إلى القناة التي سيستخدمها الهاتف المحمول لنقل بيانات الحزم بالإضافة إلى التفاصيل الأخرى المطلوبة لنقل البيانات، حيث يقوم بتجهيز عمليات نقل حزم البيانات للوصلة الصاعدة، وإذا دعت الحاجة إلى نقل البيانات في اتجاه الوصلة الهابطة، فسيتم تنفيذ تعيين منفصل لقناة الوصلة الهابطة وعندما يتم نقل البيانات يتم التحكم في ذلك من خلال عمل طبقة “MAC”، ستعمل في وضع تسليم حيث تتعرف المحطة الأساسية على كل كتلة من البيانات، كما قد يتم تضمين الإقرار في حزم البيانات التي يتم إرسالها في الوصلة الهابطة أو قد ترسل المحطة الأساسية حزم بيانات أسفل لمجرد الإقرار بالبيانات.

عند قطع الاتصال، سيرسل الهاتف رسالة تدفق كتلة مؤقتة للحزمة وهذا معترف به، وبمجرد حدوث ذلك تصبح “USF” المخصصة للهاتف المحمول زائدة عن الحاجة ويمكن تخصيصها إلى هاتف محمول آخر يريد الوصول، وبهذا يصبح الهاتف المحمول غير متصل بشكل فعال، وعلى الرغم من أنّه لا يزال متصلاً بالشبكة فلا يحدث المزيد من نقل البيانات ما لم تتم إعادة تشغيله، حيث هناك حاجة إلى رسائل منفصلة لفصل الهاتف المحمول عن الشبكة.

• “GGSN” هي اختصار لـ “Gateway GPRS Support Node”.

• “SGSN” هي اختصار لـ “Serving GPRS Support Node”.

• “PTCCH” هي اختصار لـ “Public Speaking/Speech Communication”.

• “PAGCH” هي اختصار لـ “Packet Access Grant Channel “.

• “MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.

• “USF” هي اختصار لـ “Uplink Status Flag”.

• “PRACH” هي اختصار لـ “Packet Random Access Channel”.