جي أس أم

جي أس أم ( GSM ) أو النظام الموحد للإتصالات المتنقلة (بالانجليزية: Global System for Mobile Communication ) هو الجيل الثاني (2G) من نظم الاتصالات الرقمية الخليوية الذي بدأ التخطيط له سنة 1982 وذلك مع تطور التقنية الرقمية والطلب المتزايد عليها. ويمتاز هذا الجيل بسعة او قدرة للنظام أعلى بعدة مرات من النظام التماثلي (analog system) كما انه يقدم ميزات خدماتية أكثر وبنوعية عالية الجودة وتكلفة منخفضة. وقد بدأت اوروبا العمل بهذا النظام سنة 1991 بعرض ترددي جديد وهو 900MHz لخدمة الهاتف الخليوي.

الاهداف

من أهم اهداف هذا النظام هي:

• المقياس الموحد Common Standard
• التجول الدولي International roaming
• تقنيات التشفير الرقمي Digital encryption techniques
• أجهزة بتكلفة منخفضة Low cost equipment
• الاستهلاك الكهربائي المنخفض Low power consumption
• إرسال رقمي متعدد الوصول بتقسيم الزمن TDMA digital transmission

نبذة تاريخية

يمكن تلخيص معالم تطور نظام ال "جي اس ام" بما يلي:

• 1982: تأسيس مجموعة الاتصالات الخلوية GSM: Group special mobile من قبل CEPT: Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications التي تتألف من 48 دولة أوروبية. كلفت المجموعة بتطوير نظام جديد للإتصالات.
• 1987: تم تحديد العناصر الضرورية للإرسال اللاسلكي
• 1989: اخذ معهد الاتصال الاوروبي على عاتقه مسؤولية مواصفات نظان ال GSM
• 1990: المرحلة الاولى - تثبيت مواصفات GSM 900
• 1991: تدشين أول شبكات ال GSM بواسطة شركة اريكسون Ericsson في فنلندا
• 1992: تم تغيير اسم مجموعة الاتصالات الخلوية GSM إلى النظام الموحد للإتصالات المتحركة GSM لأسباب تسويقية.
• 2000: ارتفع عدد مشتركي الشبكة إلى 362 مليون مشترك في أكثر من 130 دولة

مواصفات ال GSM

1. نطاق الارسال من محطة الارسال الثابتة : 935MHz - 960MHz (Downlink)
2. نطاق الارسال من محطة الارسال المتنقلة: 890MHz - 915MHz (Uplink)
3. أقصى قدرة إرسال : 3-20 وات
4. عدد القنوات من النوع المزدوج (125 قناة)
5. عرض النطاق الترددي للقناة: 200kHz
6. طريقة النقل: تعدد الوصول بتقسيمات الزمن TDMA
7. عدد المشتركين في الاطار الواحد : ثمانية لكل اطار 8/frame
8. طرق حماية الخطأ: تتم من خلال الترك البيني Interleaving ، تشفير القناة Channel Coding والقفز الترددي Frequency Hopping

أنواع قنوات نظام ال GSM

قبل التعرض لأنواع القنوات في نظام ال GSM لا بد من اعطاء فكرة عن اسلوب تعدد المسالك ومن ثم هيكلة القنوات في نظام ال GSM. بما ان الطيف الترددي اللاسلكي هو من الموارد المشتركة بين كل المشتركين فمن الضروري ايجاد طريقة لتقسيم سعة النطاق بين أكثر عدد من المشتركين. لذلك كان الاختيار على طريقة الدمج بين تعدد المسالك بالتقسيم الترددي FDMA والتقسيم الزمني TDMA حيث يشمل جزء التقسيم الترددي على تقسيم سعة النطاق التي عرضها 25MHz إلى 124 حاملاً (carrier) تبعد عن بعضها بمقدار 200kHz. ثم تقسم كل واحدة من هذه الترددات الحاملة تقسيماً زمنياً في حد ذاتها بإستعمال اسلوب ال TDMA حيث يكون الجزء الزمني الاساسي في التقسيم الزمني يساوي 15/26 ms اي حوالي 577 µs ويسمى هذا الجزء الاساسي رشقة او burst .

تكون مجموعة رشقات مع بعضها ما يسمى بالرتل Frame وتكون مدته ثماني مرات الرشقة الواحدة أي 120/26 ms او ما يعادل 4.615ms . ويكون هذا الرتل الجزء الاساسي لتعريق القناة المنطقية اما مدة الرشقة الواحدة فتمثل القناة الفيزيائية الواحدة عبر الرتل، وتعرف القناة بحسب رقم وموضع الرشقات التابعة لها.

وبصفة عامة يمكن تقسيم القناة إلى نوعين:

1. قنوات مكرسة dedicated channels : وهي عبارة عن قنوات تم تخصيصها للمحطة المتنقلة Mobile Station
2. قنوات مشتركة common channels : وهي قنوات يمكن استعمالها من طرف المحطات في حالة الراحة Idle Mode

تشفير القناة

تتم عملية ال Channel Coding او تشفير القناة لضمان الحماية و الخصوصية وللمساعدة في استقبال الارسال. ففي نظام ال GSM تدخل معلومات الكلام وهي مكونة من اجزاء تمثل عينات الكلام المشفرة لفترة 20ms لكل عينة. الجزء الاول يحتوي على 182bits وتعتبر الاهم والجزء الثاني يحتوي على 78bits. ويتم تشفير الجزء الاول بإضافة 4bits كذيل tail و 3 bit للتكافؤ parity . ثم يشفر الناتج وهو 189bits بواسطة ال convolutional encoding بمعدل 1/2 ليكون الناتج 387bits تضاف مرة اخرى للجزء الثاني 78bits الذي لم يشفر. ليكون الناتج النهائي 456bits تمثل عينة كلام مدتها 20ms.

المجالات الترددية المستخدمة في نظام GSM

وصلات خارجية

* الموقع الرسمي للمجموعة * 3GPP

المراجع

1. Ericsson Training Manuals
2. William Lee, “Mobile Cellular Telecommunications”, McGraw Hill, 2000
3. J. Schiller, Addison, “Mobile Communication”, Wesley, 2000
4. John Scourias,' Overview of the global system for mobile communications
5. Theedere S. Rappaport: Wireless communications
6. Philips: GSM system introduction
7. Giuseppe Bianchi: GSM- radiointerface