النظام العالمي للمواصلات الجوالة

جي أس أم بالإنگليزية: GSM أوالنظام الموحد للإتصالات المتنقلة بالإنگليزية: Global System for Mobile Communication هوالجيل الثاني من نظم الاتصالات الرقمية الخليوية الذي بدأ التخطيط له سنة 1982 وذلك مع تطور التقنية الرقمية والطلب المتزايد عليها. ويمتاز هذا الجيل بسعة أوقدرة للنظام أعلى بعدة مرات من النظام التماثلي كما انه يقدم ميزات خدماتية أكثر وبنوعية عالية الجودة وتكلفة منخفضة. وقد بدأت أوروبا العمل بهذا النظام سنة 1991 بعرض ترددي حديث وهو900MHz لخدمة الهاتف الخليوي.

الاهداف

من أبرز 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

أوائل هواتف ج س م (1991)

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 حديث للإتصالات.
1987: تم تحديد العناصر الضرورية للإرسال اللاسلكي
1989: اخذ معهد الاتصال الأوروبي على عاتقه مسؤولية مواصفات نظان ال GSM
1990: الفترة الأولى - 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 ترويجية.
2000: ارتفع عدد مشهجري الشبكة إلى 362 مليون مشهجر في أكثر من 130 دولة

مواصفات ال GSM

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

أنواع قنوات نظام ال GSM

التقصيم الزمني TDMA.

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

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

وبصفة عامة يمكن تقسيم القناة إلى نوعين:

قنوات مكرسة dedicated channels : وهي تعبير عن قنوات تم تخصيصها للمحطة المتنقلة Mobile Station
قنوات مشهجرة common channels : وهي قنوات يمكن استعمالها من طرف المحطات في حالة الراحة Idle Mode

تشفير القناة

تتم عملية ال Channel Coding أوتشفير القناة لضمان الحماية والخصوصية وللمساعدة في استقبال الارسال. ففي نظام ال GSM تدخل معلومات الكلام وهي مكونة من اجزاء تمثل عينات الكلام المشفرة لفترة 20ms لكل عينة. الجزء الأول يحتوي على 182bits وتعتبر الأهم والجزء الثاني يحتوي على 78bits. ويتم تشفير الجزء الأول بإضافة 4bits كذيل tail وثلاثة bit للتكافؤ parity . ثم يشفر الناتج وهو189bits بواسطة ال encoding بمعدل 1/2 ليكون الناتج 387bits تضاف مرة أخرى للجزء الثاني 78bits الذي لم يشفر. ليكون الناتج النهائي 456bits تمثل عينة كلام مدتها 20ms.

المجالات الترددية المستخدمة في نظام GSM

اسم النظام	المواصفات
P-GSM 900	uplink: 890-915MHz downlink: 935-960MHz طول الموجة: λ = 33 cm عرض النطاق الترددي BW = 2x25MHz المسافة المزدوجة Duplex distance = 45MHz الاشارة الحاملة Carrier = 200kHz معدل الارسال Transmission Rate = 270.8kbps عدد القنوات no. of channels =25
E-GSM 900	uplink: 880-915MHz downlink: 925-960MHz طول الموجة: λ = 33 cm عرض النطاق الترددي BW = 2x35MHz المسافة المزدوجة Duplex distance = 45MHz الاشارة الحاملة Carrier = 200kHz معدل الارسال Transmission Rate = 270kbps عدد القنوات no. of channels =175
GSM 1800	uplink: 1710-1785MHz downlink: 1805-1880MHz طول الموجة: λ = 17 cm عرض النطاق الترددي BW = 75MHz المسافة المزدوجة Duplex distance = 95MHz الاشارة الحاملة Carrier = 200kHz معدل الارسال Transmission Rate = 270kbps عدد القنوات no. of channels =373
GSM 1900	uplink: 1850-1910MHz downlink: 1930-1990MHz طول الموجة: λ = 16 cm عرض النطاق الترددي BW = 60MHz المسافة المزدوجة Duplex distance = 80MHz الاشارة الحاملة Carrier = 200kHz معدل الارسال Transmission Rate = 270kbps عدد القنوات no. of channels =300