تلفن اینترنتی

مقدمه و تعاریف
مفهوم “تلفن اینترنتی” یا به اصطلاح “IP Telephony” از آنجا نشأت می‌گیرد که می‌خواهیم از شبکه‌های مبتنی بر پروتکل اینترنت (IP) در کاربردهایی چون تلفن استفاده کنیم. در واقع از زمانی که امکان انتقال صدا از طریق شبکه‌های اینترنتی (مبتنی بر IP) گسترش یافته است، موضوع “تلفن اینترنتی”، به موضوعی مهم در صنعت مخابرات جهان تبدیل شده است؛ موضوعی که نقطه عطفی در همگرایی سرویس‌های مخابراتی نیز خواهد بود. چرا که دو شبکه متفاوت از نظر مقررات و سیاستگذاری را به یکدیگر پیوند داده است:
1- شبکه تلفنی سوئیچینگ عمومی (PSTN) که همه کشورها به صورت گسترده از آن استفاده می‌کنند 
2- شبکه اینترنت که مبتنی بر تکنولوژی سوئیچینگ بسته‌ای است.
البته اصطلاح “IP Telephony” تعاریف مختلفی بین مهندسان و سیاستگذاران دارد؛ در این مقاله، این اصطلاح به معنی یک روش کلی برای انتقال صدا، فاکس و سرویس‌های وابسته از طریق شبکه‌های سوئیچینگ بسته‌ای مبتنی بر IP، به کار می‌رود.
تولد “تلفن اینترنتی”از موضوعات کلیدی که توجه سیاستگذاران، قانونگذاران و صنعت‌گران حوزه مخابرات را به خود جلب کرده است، این حقیقت است که امروزه، اینترنت و دیگر شبکه‌های مبتنی بر IP به صورت روزافزون جایگزین شبکه‌های تلفن سوئیچینگ مداری می‌شوند و با اصلاح شبکه‌های زیرساخت و یا استقرار زیرساخت‌های جدید، این روند جایگزینی، روز به روز، سرعت بیشتری به خود می‌گیرد.
یکی از سرویس‌هایی که بر اساس این تغییر و تحول متولد شده است، “تلفن اینترنتی” است. توسعه این شبکه حداقل از دو دیدگاه قابل بررسی است:
1- از نظر کاربران: سرویس “تلفن اینترنتی” امکاناتی را جهت ارایه خدمات صوتی با قیمتی ارزان فراهم می‌کند. همچنین امکان انتقال انواع داده (دیتا) را نیز مهیا می‌کند که امکان ارایه آن از طریق شبکه سوئیچینگ مداری (تلفن معمولی) وجود ندارد.
2- از نظر صنعت: مزیت اصلی تکنولوژی “تلفن اینترنتی”، همگرا کردن سرویس‌های مختلف صوتی، دیتا و تصویر و ارایه همزمان خدمات مختلف و همچنین، تعریف سرویس‌های جدید برای کاربران است. به این ترتیب، فعالان عرصه ارایه خدمات مخابراتی، می‌توانند با سرمایه‌گذاری کم و مخارج عملیاتی پایین، طیف وسیعی از سرویس‌ها را در اختیار کاربران خود قرار دهند.
تاکنون چندین اپراتور بین‌المللی مخابرات عمومی (PTO) اعلام کرده‌اند که همه ترافیک بین‌المللی خود را به ساختار مبتنی بر IP منتقل خواهند کرد و به منظور انجام این تغییر و انتقال، سرمایه‌گذاری لازم را نیز انجام داده‌اند. یکی از دلایل اصلی این تغییر و تحول، هزینه پایین انتقال ترافیک از طریق شبکه‌های مبتنی بر IP است. برخی برآوردها نشان می‌دهد که با استفاده از این تکنولوژی، انتقال ترافیک با هزینه‌ای برابر با یک‌هشتم هزینه انتقال از طریق شبکه سوئیچینگ مداری امکان‌پذیر است.
سرعت رشد “تلفن اینترنتی”اگرچه در مورد پیش‌بینی آهنگ رشد “تلفن اینترنتی” اختلاف‌نظر وجود دارد، اما همه صاحب‌نظران بر این باورند که رشد این تکنولوژی نسبتاً سریع خواهد بود. آمارها نشان می‌دهد ترافیک صوتی که در جهان از طریق شبکه اینترنت منتقل می‌گردد، با رشد 23درصدی نسبت به سال 2002، 11درصد کل ترافیک صوتی را در سال 2003 به خود اختصاص داده است.
از طرف دیگر، باید توجه کرد که هم‌اکنون در دنیا حتی خطوط سوئیچینگ مداری (تلفن معمولی) نیز به طور روزافزونی زیر بار انتقال اطلاعاتی غیر از صوت قرار گرفته‌اند. در این رابطه، آمارهایی که ITU-T ارایه کرده است، تعداد خطوط بین‌المللی مربوط به شبکه تلفن معمولی را که از آنها برای برقراری ارتباطات دیتا استفاده شده است، با خطوط بین‌المللی که مخصوص انتقال دیتا هستند مقایسه می‌کند.
محل استقرار خطوط تعداد خطوط مورد بررسی درصد خطوطی که مربوط به شبکه PSTN (تلفن معمولی) است درصد خطوطی که مخصوص انتقال دیتا است
اروپای غربی 162000 32% 68%
آسیا 53000 41% 59%
آمریکای جنوبی 18000 46% 54%
کاراییب 12000 82% 18%

این آمارها بیانگر این حقیقت است که بسترهای مخابراتی تلفنی که تا سال‌های قبل، فقط وظیفه برقراری ارتباطات صوتی را بر عهده داشتند، امروزه به مسیرهایی پرترافیک جهت نقل‌وانتقال انواع مختلفی از اطلاعات مخابراتی تبدیل شده‌اند که لزوماً از نوع صوت نیستند. تغییراتی که در نوع ترافیک عبوری از شبکه‌های تلفنی ایجاد شده، باعث شده است که اهداف طراحی این شبکه‌ها نیز تغییر کند و شبکه‌های مخابراتی جهت انجام مأموریت‌های جدید اصلاح گردد. در بسیاری موارد، اصلاح شبکه‌های سوئیچینگ مداری موجب رشد بازار مخابرات و به طور خاص، رشد بازار “تلفن اینترنتی” شده است.
فشار اقتصادی “تلفن اینترنتی” روی PTOها سرویس “تلفن اینترنتی” تأثیر اقتصادی فراوانی بر فعالیت شرکت‌های مخابراتی تلفنی گذاشته است و به عنوان جدی‌ترین رقیب سیستم‌های تلفنی رایج، چالش‌هایی را برای این شرکت‌ها ایجاد کرده است. اینکه “تلفن اینترنتی” توانسته است رقیبی جدی برای بازار مخابرات تلفنی باشد، دو دلیل عمده دارد:
اولاً، کاربرد و توسعه “تلفن اینترنتی” به همگرا شدن سرویس‌های صوتی و تصویری و دیتا منجر شده و باعث شده است که دیگر نیازی به سرمایه‌گذاری جداگانه روی هر کدام از این سرویس‌ها نباشد و سرمایه‌گذاری فقط روی یک تکنولوژی که همان “تلفن اینترنتی” باشد، صورت پذیرد؛ این امر باعث کم شدن هزینه‌های عملیاتی توسعه شبکه‌های مخابراتی شده است.
ثانیاً، رشد این تکنولوژی مانع موجود بر سر راه رقابت در عرصه ارایه خدمات تلفنی را حذف کرده است؛ به طوری که صاحب‌نظران صنعت مخابرات بر این باورند که راه‌اندازی یک سرویس VOIP (تلفن اینترنتی) که توان رقابت در عرصه مخابرات را داشته باشد، به مراتب آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر از همتای سوئیچینگ مداری خود است.
از آنجا که قیمت پایه مکالمات “تلفن اینترنتی”، قیمت‌های مصوب PTO ها را شکسته و موجب کاهش این قیمت‌ها شده است، این شرکت‌ها مجبور شده‌اند سرویس‌های جدیدی صوتی ارایه کنند تا قسمتی از درآمد ازدست‌رفته خود را جبران کند. به همین دلیل و با وجود اینکه PTOها در برابر حضور “تلفن اینترنتی” به عنوان یک تکنولوژی جدید در عرصه مخابرات، مقاومت می‌کنند، اکثر تحلیل‌گران صنایع مخابراتی بر این باورند که آینده بازار “تلفن اینترنتی” بسیار درخشان است. مدیر شرکت Global Crossing (شرکتی که ارایه‌کننده سرویس‌های یکپارچه بر روی زیرساخت‌های خصوصی بر مبنای IP است) این باور تحلیل‌گران صنایع مخابراتی را قبول دارد و می‌گوید: همچنان فرصت رقابت بین “تلفن اینترنتی” و شبکه PSTN در بخش‌ها و کاربردهای مختلف مخابراتی وجود دارد، اما از نظر استفاده و هزینه، “تلفن اینترنتی” نیز برتر خواهد بود.
پیشرفت تکنولوژی “تلفن اینترنتی” و مقایسه آن با شبکه PSTNنظرها و ایده‌های مختلفی که در ارتباط با تکنولوژی “تلفن اینترنتی” ارایه می‌گردد، نشان می‌دهد که این تکنولوژی هنوز به بلوغ نرسیده و مراحل رشد خود را طی می‌کند. در مقام مقایسه باید گفت که امروزه صاحب‌نظران مسائل ارتباطی کمتر درباره شبکه‌های PSTN و سیستم‌های TDM صحبت می‌کنند؛ این امر ناشی از آن است که تکنولوژی شبکه‌های PSTN دوران بلوغ خود را سپری کرده است و کاملاً امید می‌رود که شبکه‌های متداول سوئیچینگ مداری صوتی در آینده‌ای نزدیک جای خود را به شبکه‌های سوئیچینگ بسته‌ای صوتی بدهند. آمارها نیز این موضوع را تأیید می‌کنند؛ آماری که ITU-T درسال 2002 از رشد بازار تکنولوژی “تلفن اینترنتی” ارایه کرده است، نشان می‌دهد در سال 2000، چهارمیلیون دقیقه ترافیک صوتی از طریق شبکه “تلفن اینترنتی” منتقل شده است و در سال 2001 این مقدار به شش‌میلیون دقیقه رسیده است. همچنین درآمد حاصل از بازار تجهیزات “تلفن اینترنتی” که در سال 1998، حدود 279میلیون دلار بود، تا سال 2005 به بیش از 10میلیارد دلار خواهد رسید.
دورنمای “تلفن اینترنتی” در ایران
تحولات و فعالیت‌های اخیر در حوزه مخابرات جهانی و جهت‌گیری آن به سمت ایجاد و توسعه شبکه‌های مبتنی بر سوئیچینگ بسته‌ای، تأثیراتی را بر سیاست‌ها و فعالیت‌های اخیر شرکت مخابرات ایران گذاشته است. از آن جمله، اجرای پروژه PAP (یا اینترنت پرسرعت) است که می‌تواند زیرساخت مناسب را جهت گذار از شبکه سوئیچینگ مداری به یک شبکه سوئیچینگ بسته‌ای در داخل کشور فراهم کند.
یکی از مباحث مهم در این زمینه، لزوم راه‌اندازی سرویس‌های متنوع دیتا در کشور است. هرچند مسئولان بر آن هستند که با خصوصی‌سازی در مخابرات، سرعت این تحولات را در کشور افزایش دهند و بدنه غیرقابل‌انعطاف و دولتی مخابرات کشور را با بخش خصوصی تعویض کنند، اما به نظر می‌رسد ضعف و شفاف نبودن قوانین، حرکت در این مسیر و همسو شدن با تحولات جدید تکنولوژی را دچار اخلال کرده است.
اهمیت این مسئله در حوزه دیتا و به ویژه “تلفن اینترنتی” بیشتر است؛ به عنوان مثال، حرکت به سمت ایجاد شبکه “تلفن اینترنتی” و گذر از تکنولوژی قدیمی سوئیچینگ مداری به شبکه‌های مبتنی بر IP، ملاحظات مختلفی را از جمله تنظیم مقررات مطابق با شرایط کشور و همچنین توجه به ابعاد فنی مسئله، می‌طلبد. هرچند در سال‌های اخیر، تغییر بعضی سیاست‌های مخابرات در حوزه سوئیچینگ می‌تواند حاکی از اثرگذاری تحولات جدید بر تفکر حاکم بر مخابرات کشور باشد (که از آن جمله می‌توان به برنامه‌ریزی برای عدم تولید سوئیچ‌های مداری از سال 1385 اشاره کرد)، اما این تغییرات برای پیشبرد اهداف مخابرات کافی نیست. برای حرکت در این مسیر باید گام‌های اساسی‌تری برداشته شود و استفاده از تجربیات دیگر کشورها می‌تواند در این زمینه کارساز باشد. با توجه به اینکه در بسیاری از کشورهای پیشرفته برای ایجاد شبکه‌های “تلفن اینترنتی” تحولات اساسی صورت گرفته است، می‌توان حداقل در ابعاد فنی با استفاده از تجربه این کشورها، ایجاد و توسعه شبکه فعلی دیتا را که در ابتدای راه قرار دارد، به گونه‌ای پیش برد تا در آینده با مشکلات کمتری مواجه شود.
پتانسیل گذر از شبکه PSTN و حرکت به سمت IP Telephony در کشور هرچند ارایه “IP telephony” در کشور، به نظر مشکل می‌آید، ولی با توجه به فعالیت‌های جدید در حوزه مخابرات کشور در زمینه گسترش شبکه دیتا توسط بخش خصوصی که در قالب پروژه PAP انجام می‌گیرد، می‌توان انتظار داشت در صورت اتخاذ راهکارهای قانونی توسط دولت و با اتکا به توانمندی بخش خصوصی، بتوان در چند سال آینده، طیف وسیعی از سرویس‌های متنوع چندرسانه‌ای را از جمله IP Telephony، بر مبنای این شبکه و با قیمتی مناسب، در اختیار کاربران قرار داد.

ارایه سرویس VoIP یا تلفن اینترنتی توسط برخی شرکت‌های خصوصی در کشور، مدتی انعکاس وسیع خبری داشت و تحلیل‌های جسته و گریخته راجع به ماهیت آن و خسارت‌هایی که شرکت مخابرات از این محل دید و همچنین، علل عقب‌ماندن مسئولان مخابراتی از تحولات مخابرات در محافل و مطبوعات مطرح شد. در این مقاله ابتدا سرویس VoIP با سرویس تلفن معمولی مقایسه شده است و میزان کاربردآن در سطح دنیا مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه تاثیرات این تکنولوژی از جنبه‌های گوناگون در کشور مورد بحث قرار گرفته است و ابهاماتی که در رابطه با عملکرد شرکت مخابرات ایران در این راستا وجود دارد، عنوان شده است:
1- تعاریف و توضیحات فنی
در یک شبکه مخابراتی، گیرنده و فرستنده مستقیماً به هم متصل نمی‌شوند، بلکه بین آنها یک زیرشبکه وسیع ارتباطی وجود دارد که نقش برقرارکننده ارتباط را به عهده دارد. در این شبکه‌ها انتقال اطلاعات، به دو روش صورت می‌گیرد: سوئیچینگ مداری و سوئیچینگ بسته‌ای. آشنایی اجمالی با این دو روش، از جهت بیان مقدمه فنی بحث لازم است:
1-1) سوئیچینگ مداری
در این روش برای انتقال اطلاعات بین دو کاربر، ابتدا عملیات سیگنالینگ (فرایندی که ارتباط بین مبدا و مقصد را ایجاد می‌کند؛ مانند شماره‌گیری در تلفن) بین مبدأ و مقصد صورت می‌گیرد. در مرحه بعدی یک کانال ارتباط فیزیکی بین مبدا و مقصد بر قرار می‌گردد که از طریق آن این دو نقطه می‌توانند به تبادل اطلاعات بپردازند. در روش سوئیچینگ مداری، اگر کانالی توسط گیرنده و فرستنده اشغال شود، برای هیچ کاربر دیگری مقدور نخواهد بود که با این دو کاربر ارتباط برقرار کند و باید تا آزاد شدن کانال، منتظر بماند. به عبارت دیگر تا زمانی که ارتباط بین دوکاربر قطع نشده، کانال به طور اختصاصی در اختیار آنان خواهد بود هر چند که اطلاعاتی ردوبدل نشود.
1-2) سوئیچینگ بسته‌ای
در این روش، اطلاعات به قطعات کوچکی به نام بسته، تقسیم می‌شود و ضمن اضافه کردن اطلاعات لازم برای بازسازی اصل پیام، هر بسته به طور جداگانه به مرکز سوئیچ ارسال می‌گردد. در این روش، وقتی یک بسته توسط ورودی سوئیچ دریافت شد، در حافظه سوئیچ ذخیره می‌گردد تا یک خط برای ارسال آن آزاد شود.
ماهیت شبکه‌های سوئیچ بسته‌ای به گونه‌ای است که به کاربران اجازه می‌دهد از یک پهنای باند به صورت اشتراکی استفاده نمایند. به همین دلیل، شبکه‌های سوئیچینگ بسته‌ای نسبت به شبکه‌های سوئیچینگ مداری که هر کاربر به صورت اختصاصی پهنای باند را در اختیار دارد، بسیار ارزان‌تر هستند. ارزان بودن و گستردگی شبکه‌های سوئیچینگ بسته‌ای، طراحان تجهیزات مخابراتی را بر آن داشته است تا این تجهیزات را به گونه‌ای طراحی کنند که بتوانند بر مبنای شبکه‌های سوئیچینگ بسته‌ای به ارایه سرویس بپردازند.
یکی از گسترده‌ترین و پرکاربردترین شبکه‌های سوئیچینگ بسته‌ای، شبکه اینترنت است. این شبکه که بر اساس پروتکل IP عمل می‌نماید، تحولی عظیم در صنایع مخابراتی به وجود آورده است؛ به طوری که اکثر سازندگان تجهیزات مخابراتی، به تولید تجهیزات مبتنی بر پروتکل IP روی آورده‌اند.
2- نقش سرویس تلفن اینترنتی در ارتباطات تلفنی دنیا
سرویس‌های معمولی تلفن، از طریق شبکه PSTNیا Public Switch Telephon Network، بین دو کاربر ارتباط صوتی برقرار می‌کنند. این شبکه بر پایه سوئیچنگ مداری عمل می‌کند؛ لذا دو کاربر در حین ارتباط، به صورت اختصاصی از یک خط ارتباطی با پهنای باند مشخص استفاده می‌کنند. همین مسئله باعث شده است که هزینه ارتباطات بین‌شهری و یا خارج از کشور، بر اساس این سرویس بسیار گران باشد.
اما در سال‌های اخیر، طراحان تجهیزات مخابراتی امکانی را فراهم آورده‌اند تا بتوان از طریق شبکه اینترنت، ارتباط صوتی برقرار نمود که با توجه به استفاده کاربران اینترنت از پهنای باند به صورت اشتراکی، این ارتباط بسیار ارزان‌تر از شبکه PSTN است.
این سرویس که در واقع ارایه سرویس صوتی از طریق شبکه اینترنت است، (Voice over IP) یا VoIPنامیده می‌شود و در دهه اخیر با استقبال فراوان کاربران روبرو شده است. نمودار 1 رشد تعداد خطوط VoIP را در آمریکا از سال 1999 تا 2007 نشان می‌دهد. همان‌طور که دیده می‌شود، در سال 1999 تعداد خطوط VoIP، حدود 50 هزار خط بوده است که این تعداد در سال 2004، به 6.5 میلیون خط افزایش یافته است و پیش‌بینی می‌شود که تا سال 2007، به حدود 19 میلیون خط برسد.
نکته‌ای که باید در مورد سرویس VoIP به آن اشاره کرد این است که ارایه سرویس صوتی از طریق شبکه اینترنت نسبت به تلفن عادی، از کیفیت پائین‌تری برخوردار است؛ اما با توجه به هزینه بسیار کمتر VoIPنسبت به ارتباط تلفنی عادی و ارایه سرویس‌های متنوع تصویری و صوتی و متنی، که به سرویس VoIP اضافه شده است (VoIP به انضمام سرویس‌های صوتی و تصویری و متنی سرویس IP Telephony را به وجود می آورد)، میزان استفاده از این سرویس را به شدت در میان کاربران افزایش داده است و بازار جدیدی را در ارتباطات تلفنی ایجاد کرده است.
3- وضعیت ارایه سرویس VOIP در کشور
سرویس VOIPرا از حدود 3 تا 4 سال پیش، برخی از شرکت‌های خصوصی در داخل کشور ارایه می‌کنند. بدین صورت که این شرکت‌ها با اجاره کردن یک یا چند خط E1 دوطرفه (خطوطی که امکان برقراری ارتباط از هر دو طرف خط امکان‌پذیر می‌باشد)، امکان بر‌قراری مکالمه تلفنی را با تعداد زیادی مشترک تلفنی ایجاد می‌کردند. در مرحله بعد، قراردادی را با یک شرکت خارجی که به شبکه VoIP متصل است، منعقد می‌کردند تا Gateway (تجهیزاتی که در انتهای یک شبکه قرار می‌گیرد تا ارتباط این شبکه با شبکه دیگر در نقطه‌ای دیگر از دنیا را امکان‌پذیر سازد و عملیات تطبیق سیگنالینگ بین شبکه‌های مختلف را انجام ‌دهد) که در ایران قرار دارد بتواند با Gateway که در خارج از ایران است، ارتباط برقرار نماید.
سناریوی عملکرد این شرکت‌ها جهت برقراری ارتباط مشترکین تلفنی داخلی با خارج کشور و برعکس، به این صورت بود که کاربران از طریق خط تلفن و شبکه PSTN، به تجهیزات خاصی در ISPها مرتبط می‌شدند. در ISPها تجهیزات خاصی به نام Media Gateway، ماهیت آنالوگ صوت را به ماهیت بسته‌ای IP تبدیل می‌کردند و از طریق مسیریاب‌های بسته‌ای، این اطلاعات به سمت دروازه‌هایی که در خارج از کشور قرار دارند، هدایت می‌شد و در شبکه VoIP قرار می‌گرفت. پس از مسیریابی این اطلاعات در شبکه، در نزدیک‌ترین Media Gateway واقع در مقصد، این اطلاعات صوتی به صورت صوت آنالوگ تبدیل می‌شد و از طریق شبکه PSTN محلی، ارتباط تلفنی برقرار می‌گردید.
این عملیات به صورت دوطرفه انجام می‌شود؛ یعنی دروازه‌های داخل ایران نیز ترافیک صوتی را از دروازه‌ خارجی دریافت کرده، با تبدیل آن به صوت آنالوگ، از طریق شبکه PSTN اقدام به برقراری ارتباط صوتی می‌نمودند. حالت اول که دروازه‌ داخل کشور اطلاعات صوتی را به خارج ارسال می‌کند، Origination نام دارد و به حالت دوم که اطلاعات را از دروازه‌ خارجی جهت برقراری ارتباط دریافت می‌کند، Termination گویند.
4- عملکرد شرکت مخابرات در رابطه با تکنولوژی VoIP
هنگامی که شرکت‌های خصوصی به فعالیت در زمینه VoIP روی آورند، شرکت مخابرات به عنوان مسئول ارتباطات مخابراتی، در زمینه VoIP اقدامی نکرد و با نگاهی تردیدآمیز به این تکنولوژی، منتظر عواقب آن ماند. عواقبی که در حال حاضر، منجر به چالش‌های جدی در زمینه ارتباطات صوتی کشور شده است. از جمله:
4-1) کاهش درآمد مخابرات از مکالمات بین‌الملل
یکی از راه‌های درآمد مخابرات، ترانزیت ترافیک صوتی از داخل به خارج و از خارج به داخل کشور از طریق سوئیچ‌های شبکه PSTN است. با توجه به نوع عملکرد VoIPدر برقراری ارتباط صوتی، شبکه سوییچینگ تلفنی بین المللی در برقراری این ارتباط نقشی ندارد و از شبکه دیتا استفاده می شود؛ لذا قیمت این ارتباط در مقایسه با ارتباط تلفنی عادی بسیار ارزانتر است. در نتیجه، شرکت مخابرات بسیاری از مشترکان ارتباطات بین‌الملل خود را از دست داد و درآمد مخابرات از مکالمات بین‌الملل به شدت نزول پیدا کرد.
در اولین واکنش، شرکت مخابرات اقدام به ارزان کردن مکالمات بین‌الملل نمود تا بتواند مشترکان را به استفاده از شبکه تلفنی عادی ترغیب نماید. اما با وجود ارزان شدن نرخ مکالمات، این سرویس در مقایسه با سرویس VoIP، هنوز از قیمت بالاتری برخوردار است. علاوه بر آن، از طرفی ارزان شدن نرخ مکالمات، باعث شد بسیاری از شرکت‌هایی که در زمینه VoIP فعالیت داشتند، از شرکت مخابرات ایران به عنوان خط ترانزیت ترافیک VoIP خود با بعضی از کشورها استفاده کنند؛ در این حالت، بدون آنکه درآمدی بابت انتقال این ترافیک عاید شرکت مخابرات شود، شبکه مخابراتی ایران به محل ترانزیت ترافیک صوتی دیگر کشورها تبدیل شده بود به گونه‌ای که حق هزینه‌های آن را نیز شرکت مخابرات ایران پرداخت می‌کرد؛ طبق گفته مدیرعامل شرکت ارتباطات دیتا، شرکت مخابرات ایران از محل ترانزیت مکالمات بین‌المللی 30 میلیون دلار درآمد داشته است‌؛ در حالیکه در سال 1382، 50 میلیون دلار به کشورهای خارجی، به خصوص کوبا، بدهکار شده است.
4-2) مشکلاتی در ارتباط با نظارت بر شبکه VoIP
یکی از امکاناتی که تلفن عادی دارد، این است که به راحتی می‌توان مکالمات را کنترل کرد و بر آن نظارت داشت. اما شبکه VoIP، به دلیل اینکه بسته‌های اطلاعاتی در آن، به هزاران کاربر مرتبط می‌شود، به سادگی شبکه تلفنی رایج قابل کنترل نیست و دست‌کم، نیاز به سخت‌افزارهای پیچیده‌ای جهت ردیابی و کنترل مکالمات تلفنی دارد.
5- اقدامات بعدی شرکت ارتباطات دیتا و ابهامات موجود
شرکت ارتباطات دیتا که زمان زیادی از تاسیس آن نمی‌گذرد، در ادامه برخورد مخابرات با پدیده تلفن اینترنتی، شرکت‌هایی را که احتمال می‌داد اقدام به ارایه این سرویس می‌نمایند و دارای مجوز نیستند، شناسایی و از ادامه کار آنها جلوگیری کرد. بر همین اساس به بعضی از شرکت‌های خصوصی مجوزهایی در زمینه عملیات Origination داده شده است و Termination به کلی ممنوع گردید.
اما در زمینه ارایه سرویس‌های تلفن اینترنتی و نحوه برخورد شرکت دیتا با آن ابهاماتی وجود دارد:
5-1) نحوه نظارت بر ارتباطات VoIP
لزوم نظارت بر ارتباطات VoIP یکی از مواردی است که شرکت ارتباطات دیتا، با طرح آن، ارایه این سرویس را منوط به گرفتن مجوز از این شرکت می‌داند. اما در این زمینه نکاتی قابل توجه وجود دارد:
اولاً این اقدام باید از ابتدای راه‌اندازی سرویس‌های VoIP در کشور، صورت می گرفت و سازماندهی نظارت بر آن، باید قبل از ارایه آن توسط بخش خصوصی انجام می شد. این امر از ضعف بزرگ شرکت ارتباطات دیتا ناشی می‌شود که به اندازه‌ای در زمینه آینده‌نگری تکنولوژی‌های روز دنیا با تاخیر عمل کرده است که باید به جای پیشگیری، به درمان بپردازد.
ثانیا، نحوه اعمال نظارت این شرکت بر شبکه VoIP معلوم نیست؛ با اینکه عملیات Originationو Termination
هر دو به یک اندازه از لحاظ نظارتی اهمیت دارند، آزاد کردن Origination و ممنوع کردن Terminationچندان منطقی به نظر نمی‌رسد.
5-2) نحوه نظارت بر”توافقنامه تراز خدمات ” یا Service Level Agreement “توافقنامه تراز خدمات” یا SLA، قراردادی است كه بین مشتری و ارایه‌دهنده خدمات مخابراتی در رابطه با كیفیت خدمات سیستم تنظیم می‌شود و سطح كیفی ارائه خدمات را نشان می‌دهد.
طبق سیاست‌های اعلام شده شرکت ارتباطات دیتا، ارایه سرویس Origination توسط ISPها، با مجوز این شرکت، مجاز خواهد بود؛ لذا کاربرانی که می خواهند از VoIP استفاده کنند، با شرکت‌های خصوصی سروکار خواهند داشت. حال با توجه به مجوز ارایه شده، شرکت ارتباطات دیتا در قبال عملکرد این شرکت‌ها در برابر کاربران مسئول است و باید نظارت لازم را اعمال کند.
با توجه به لزوم رعایت “توافقنامه تراز خدمات” در ارایه سرویسVoIP از طرف شرکت‌های خصوصی، این شرکت‌ها در خصوص کیفیت سرویسی که ارایه می‌دهند، تعهداتی دارند و در صورت عدم ارایه سرویس با کیفیت توافق شده‌، کاربران باید بتوانند به مراجع قانونی شکایت کنند. سؤالی که در این رابطه مطرح می‌شود این است که چگونه مشترکین از سطح سرویسی که به آنها ارایه می‌گردد، آگاهی یابند و اصولاً، در این زمینه قوانین یا تعهداتی وجود دارد یا خیر؟ در زمینه حفظ حقوق مشترکین، شرکت ارتباطات دیتا چه اقداماتی کرده است؟ در صورتی که تخلفی از شرکت‌های خصوصی مشاهده شد، کدام مرجع قانونی پاسخ‌گو خواهد بود؟
5-3) مسئله حساب‌رسی کاربران
یکی دیگر از نکات مهم در زمینه VoIP، رسیدگی به مسایل مالی میان ارایه‌کنندگان سرویس VoIP و کاربران است. از آنجا که کاربران باید بتوانند بر روی حساب هزینه مکالمات خود نظارت داشته باشند، شرکت ارتباطات دیتا چگونه به شکایات مالی میان مشترکان و شرکت‌های خصوصی رسیدگی خواهد کرد؟

مقدمه ای بر GSM
مخابرات سلولی یكی از سریعترین Application‌های رو به رشد در صنعت ارتباطات است. هر روزه بر تعداد مشتركین این نوع ارتباط در جهان افزوده میشود.
تجارت ارتباطات موبایل بسرعت در CEPT (دفاتر پست و مخابرات اروپایی) در حال رشد و توسعه است. CEPT از طریق بازارهای پر قدرت موبایل، توسعه فناوری موبایل را رهبری می نماید و همكاریهای جدیدی در زمینه سیستمهای استاندارد ساز، پیاده سازی و اجرای این فناوریها بوجود آورده است.
یكی از مهمترین محصولات این استانداردها كه در CEPT شكل گرفته است استاندارد GSM است. این استاندارد سیستم ارتباطات موبایل سلولی دیجیتالی نسل جدید را در CEPT اروپا توسعه داده است. برای اولین بار كار استاندارد سازیGSM جهت پیاده سازی این سیستم در سال 1991 صورت گرفته است.
European Post offices and Telecommunication=CEPT
معماری GSM
در شكل بالا معماری سیستم GSM و عناصر تشكیل دهنده آنرا بهمراه رابطهای آنها مشاهده میكنید. سیستم GSM از تركیب 3 زیر سیستم اصلی بوجود آمده است:
1. زیر سیستم شبكه
2. زیر سیستم رادیویی
3. زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری
در سیستم GSM برای برقراری ارتباطات اپراتورهای شبكه بامنابع مختلف و تجهیزات زیر ساختار سلولی، نه تنها رابطی هوایی بلكه چندین رابط اصلی دیگر برای مرتبط كردن قسمتهای مختلف این سیستم تعریف شده است (این رابطها را میتوانید در شكل بالا مشاهده نمایید).
سه رابط مهم در سیستم GSM در زیر آمده است:
رابط A كه میان MSC و BSC قرار دارد.
رابط A-bis كه میان BSC و BTS قرار دارد.
رابط UM كه میانBTS و MS قرار دارد.
رابط دیگری نیز بنام MAP وجود دارد كه پروتكلی استكه میان عناصر MSC، VLR، HLR، EIR و AUC رد وبدل میشود.
1. زیر سیستم شبكه:
این سیستم شامل تجهیزات و فانكشنهای مربوط به مكالمات end-to-end، مدیریت مشتركین، Mobility می باشد و نیز مانند رابطی میان سیستم GSM و مراكز تلفن ثابت (PSTN) عمل میكند.
زیر سیستم شبكه، یك زیر سیستم سوئیچینگ می باشد كه شامل MSC ها، VLR، HLR، AUC و EIR می باشد.
در زیر تعریف كوتاهی از هر یك از این عناصر ارائه شده است:
MSC: یا مركز سرویسهای سوئیچینگ موبایل فانكشنهای راه اندازی مكالمه (call setup) را انجام میدهد، رابطی نیز با مراكز تلفن ثابت دارد و فانكشنهایی نیز مانند ارائه صورت حساب مشتركین نیز برعهده این مركز است.
HLR: یا ثبت كننده محل HOME یك پایگاه داده متمركز شامل اطلاعات تمامی مشتركین ثبت شده در یك PLMN است. ممكن است در یك PLMN بیشتر از یك HLR وجود داشته باشد ولی هر مشترك مشخص تنها به یك HLR میتواند وارد شود.
VLR: یا ثبت كننده محل visitor یك پایگاه داده شامل اطلاعات موبایلهایی استكه در حال حاضر در حوزه MSC ی كنترلی در حال حركت هستند. در زمانیكه یك MS به حوزه
MSC جدیدی وارد میشود، VLR ی كه به آن MSCمتصل شده است، اطلاعات MS مورد نظر را از HLR درخواست میكند. HLR نیز اطلاعات MS مورد نظر را به آن MSC كه MS در حوزه اش قرار دارد، ارائه خواهد داد. اگر یكMS بخواهد مكالمه ای برقرار نماید VLR تمام اطلاعات مورد نیاز جهت برقراری مكالمه را ارائه خواهد داد و لزومی ندارد كه در هر لحظه از HLR سوال نماید. VLR در یك جمله میتوان گفت، یك HLR توزیع شده است و شامل اطلاعات دقیقی در مورد محل یك موبایل است.
AUC: یا مركز تعیین هویت به HLR متصل میشود و وظیفه آن آماده سازی HLR بهمراه پارامترهای تعیین هویت و كلیدهای رمزنگاری استكه این عملیات برای اهداف امنیتی استفاده میشوند.
EIR: یا ثبت كننده هویت تجهیزات یك پایگاه داده استكه در آن شماره‌های بین المللی تعیین هویت تجهیزات موبایل (IMEI)، برای هر دستگاه موبایل ثبت شده، ذخیره میشود.
یكی دیگر از تركیبات زیر سیستم شبكه Echo Canceller استكه مسایل آزار دهنده ای (مانند انعكاس صدا) كه از طریق شبكه موبایل در زمان اتصال به یك مدار PSTN ایجاد میشود را كاهش میدهد.
شبكه IWF یا فانكشن داخل شبكه ای نیز رابطی میان MSC و دیگر شبكه ها (PSTN و ISDN)میباشد.
2. زیرسیستم رادیویی
شامل تجهیزات و فانكشنهای مرتبط با مدیریت اتصالات مسیر رادیویی، مانند مدیریت handover ها می باشد. این زیر سیستم شامل BSC، BTS و MS است. MS بطور قراردادی در زیر سیستم رادیویی قرار گرفته و همیشه آخرین مسیر یك مكالمه است و از برقراری یك مكالمه، بهمراه زیر سیستم شبكه، جهت مدیریت mobility، محافظت میكند.
IWF=InterWorking Function)
MS دارای قابلیتهای پایانه شبكه و همچنین پایانه كاربر است. هر سلول در سیستم GSM یك BTS با چندین گیرنده وفرستنده دارد. یك گروه از BTS ها توسط یك BSC كنترل میشوند. پیكربندیهای مختلفی برای BSC-BTS وجود دارد. برخی از این پیكر بندیها برای وضعیت ترافیك بالا و تعدادی برای مناطقی با ترافیك متوسط طراحی شده اند. یك BSC فانكشنهایی چون handover و power control را نیز كنترل مینماید.BSC و BTSبا هم بنام BSS شناخته میشوند. BSS از دید MSC بصورت یك رابط كه ارتباطات لازم را با MS ها در حوزه ای مشخص برقرار میكند، به نظر می رسد. BSS دائما با یك مدیریت كانال رادیویی، فانكشنهای انتقال، كنترل link رادیویی و تخمین كیفیت و مهیا سازی سیستم برای handover ها، مرتبط است. BSS میتواند به N سلول پوشش بدهد كه N میتواند یك یا بیشتر باشد.
زیرسیستم مركز نگهداری و پشتیبانی (OMC) شامل فانكشنهای نگهداری و پشتیبانی تجهیزات GSM میباشد و پشتیبانی رابط اپراتور شبكه را نیز برعهده دارد.
OMC به تمام تجهیزات داخل سیستم سوئیچینگ و BSC متصل میشود. OMC در حقیقت فانكشنهای نظارتی GSM یك كشور را انجام میدهد (مانند صورتحساب دادن) و یكی دیگر از مهمترین فانكشنهای آن هم، فانكشن نگهداری HLR یك كشور است.
بسته به سایز شبكه هر كشور میتواند بیشتر از یك OMC داشته باشد. مدیریت سراسری و متمركز شبكه نیز توسط مركز مدیریت شبكه(NMC) انجام میپذیرد و OMC نیز مسئول مدیریت منطقه ای شبكه میباشد.
مطالب فوق شرح مختصری در مورد معماری GSM، عناصر، فانكشنها و رابطهای سیستم GSM بود.
گذری کوتاه در مورد شبکه تلفن ثابت
آشنایی مقدماتی با نحوه کار شبکه تلفن ثابت(PSTN)
برای اینکه نحوه کار شبکه موبایل(PLMN) برای شما مشخص شود ابتدا توضیح مختصری در باره شبکه تلفن ثابت خواهم داد که امیدوارم خالی از لطف نباشد.
زمانی که شما در منزل یا محل کار قصد تماس گرفتن دارید ابتدا گوشی تلفن را بر می‌دارید و صدای بوق خاصی را می‌شنوید به این معنی که شما مجاز به شماره گیری و استفاده از شبکه تلفن ثابت هستید ارتباط شما با مرکز تلفن محلی (LOCAL) خود بو سیله دو رشته سیم مسی که از درب منزل یا محل کار شما به نزدیکترین پست (POST) (همان جعبه های کو چک سربی رنگ که در روی دیوار معابر نصب شده و به مقداری کابل وارد و خارج شده است)رفته است و از پست به کافو می‌رود(کافو ها همان کمدهای سبز رنگ است که در کنار خیابانها نصب شده است) و از کافوها به چاله حوضچه که در زیر زمین توسط مخابرات حفر شده می‌رود و از آنجا به مرکز تلفن وارد می‌شود.
در مرکز تلفن دو رشته سیم مسی ابتدا به سالن MDF می‌رود (سالن MDF سالنی است که در آن کانکتور های زیادی بر روی شلفهای ایستا نصب شده است از یک طرف به ازای هر پورت یا شماره تلفن دورشته سیم مس از سمت سوییچ به آن وارد شده است و از سمت دیر دورشته سیم مسی که از سمت مشترک(منزل یا محل کار شما) آمده به آنجا می‌رسد و با ارتباط این دو شما می‌توانیدبه سوییچ وصل شده و یا اصطلاحا بوق داشته یاشید.
لازم به ذکر است هرگاه شما با 117 (خرابی تلفن) تماس می‌گیرید به MDF همان مرکز تلفن وصل می‌شوید و به آنها خرابی تلفن خود را اطلاع می‌دهید.
سوییچ مخابراتی چیست ؟ دستگاهی است که کار مسیر یابی و مسیر دهی را انجام می‌دهد ودر ضمن وظیفه ثبت charging که همان مدت رمان مکالمه است را برعهده دارد و ضمنا ارائه سرویسهای مختلف اعم از انتظار مکالمه -انتقال مکالمه – نمایشگر شماره تلفن و غیره به عهده سوییچ می‌باشد.
سوییچهای تلفن ثابت به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم می‌شود که سرویس هایی که ذکر شد صرفا در سوییچهای دیجیتال قابل ارائه می‌باشد.
مراکز مخابراتی بسته به تعداد مشترک در مناطق مختلف شهر ها و روستا ها ایجاد می‌شود و هر مرکز وظیفه ارائه سرویس به چند پیش شماره خاص در آن شهر را به عهده دارد.
حال دوباره به بحث خود باز گردیم وقتی شما شروع به شماره گیری می‌کنید سوییچ شماره های گرفته شده توسط شما را تجزیه و تحلیل می‌کند و مسیر آن را تشخیص می‌دهد مثلا اینکه این شماره داخل شهری است یا بین شهری و یا بین الملل توسط سوییچ مشخص شده و مسیر شما را به مرکز بعدی که هرکدام وظیفه خاصی به عهده دارند را برقرار می‌کند.
مثلا شما از تهران یک شماره در کرمانشاه را میگیرید(مثل 08313272222) سوییچ محلی شما با دیدن 0 می‌فهمد که باید کل شماره به سوییچ بین شهری بدهد بنابراین ابتدا به سوییچ بین شهری تهران(STD) داده و سوییچ بین شهری با دیدن رقم دوم یعنی عدد 8 می‌فهمد که باید کل شماره را به سوییچ بین شهری (STD) منطقه 8 کشور که در همدان می‌باشد بدهد سوییچ STD همدان با دیدن رقم سوم که 3 می‌باشد شماره را به PCکرمانشاه میدهد (PC یک نوع سوییچ بین شهری است ولی از لحاظ level پایین تر از STD می‌باشد) PC کرمانشاه با دیدن رقم چهارم که 1 می‌باشد تشخیص می‌دهد که شماره مربوط به شهر کرمانشاه می‌باشد و با توجه به پیش شماره 327 به مرکز مربوطه تحویل داده می‌شود و مشترک شماره 2222 در مرکز 327 زنگ می‌خورد.
این مسیری بود که طی زمانی خیلی کم برای تماس بین تهران و کرمانشاه باید طی شود.
برای شماره های بین الملل مسئله کمی فرق می‌کند بدین ترتیب که مرکز محلی بادیدن 00 در ابتدای شماره تلفن کل شماره را به STD داده و STD ها هم شماره را به سوییچ بین الملل که ISC نامیده می‌شود می‌دهند و ادامه ماجرا.
شبکه موبایل چگونه کار می‌کند؟
در تلفن ثابت “هویت ” مشترک مشخص است ِ از کجا؟ از آنجایی که مخابرات با کشیدن دو رشته سیم مسی تا در منزل یا محل کار و دادن بوق این کار برای مشترک کرده است.پس مرحله اول در شبکه مخابرات “هویت” یا شناسایی معتبر بودن مشترک است.
“مکان” مشترک نیز دقیقا مشخص است و این دیگر نیاز به توضیح ندارد یعنی سوییچ هنگامی که کسی با این مشترک کار دارد راحت آن را پیدا کرده و به آن زنگ می‌زند. قسمت بعدی ” محل ثبت charging” است یعنی مشترک هرچقدر با تلفن خود به دیگران زنگ بزند هزینه آن در کجا ثبت می‌شود؟ جواب مشخص است – در سوییچی که به آن متصل است.
قسمت بعدی ” ارائه سرویسهای جانبی ” است مثل نمایشگر شماره تلفن و انتقال مکالمه و… که این هم در سوییچی که تلفن به آن متصل شده است انجام می‌گیرد.
پس به طور خلاصه شبکه تلفن ثابت مشخصات زیر را دارا می‌باشد:
1- هویت یا شتاسایی مشترک
2- مکان مشخص جهت تماس گرفته شدن با آن
3- محل ثبت charging
4- ارائه سرویسهای جانبی
در شبکه موبایل ما یک وسیله به نام گوشی موبایل داریم که بدون سیم است و از لحاظ فیزیکی به جایی متصل نیست و هرلحظه مکان خود را تغییر می‌دهد و ممکن در یک روز در نقاط مختلف کشور (و حتی جهان) حرکت کند.
حالا سوال این است که چگونه باید جهار مشخصه بالا را برای آن پیاده کنیم ؟
قبل از هر چیز ذکر این مورد ضروری است که گوشی موبایل با روش بدون سیم (wireless) از طریق امواج الکترو مغناطیسی با آنتی که به آن BTS گفته می‌شود(در آینده مفصل در باره آن صحبت خواهیم کرد) ارتباط دارد و از طریق آن به شبکه موبایل وصل می‌شود(به جای دو رشته سیم مسی).
1- تعیین هویت:
در موبایل به علت تغییر مکان مشترک (مستقل از مکان بودن) نیاز به مرکزی داریم که اطلاعات تمام مشترکین یک کشور و یا یک شرکت ارائه دهنده سرویس موبایل در آن ثبت شود تا هر وقت شبکه نیاز داشت در اختیار شبکه قرار گیرد(این کار در تلفن ثابت در همان مرکز سرویس دهنده به شما انجام می‌گیرد) به این مرکز HLR گفته می‌شود(Home Location Register) این مرکزها به صورت متمرکز در یک یا بعضا در نقاط محدودی از یک کشور ایجاد می‌شود.
و برای اینکه یک مشترک امکان استفاده از شبکه را داشته باشد به مشترک کارتی به نام SIM (Subscriber Identity Module) کارت داده می‌شود که این کارت وسیله شناسایی مشترک در شبکه است – پس اگر SIM کارت در گوشی موبایل قرا رگیرد و تعاریف مخصوص آن در HLR ثبت گردد مشترک می‌تواند هر کجا از کشور که برود امکان تماس گرفتن و یا تماس گرفته شدن را دارا می‌باشد.
2- مکان مشترک در شبکه موبایل
هنگامی که یک مشترک در شبکه حرکت می‌کند با تکنیکهایی که در آینده در باره آن صحبت خواهیم کرد آخرین مکان آن در HLR ثبت می‌شود بنابرابن هر کس بخواهد به یک موبایل زنگ بزند آخرین مکان آن از HLR پرسیده می‌شود و بعد به موبایل زنگ می‌خورد.
3- ثبت charging
ثبت مقدار هزینه مکالمه موبایل در آخرین سوییچی که به موبایل سرویس می‌دهد انجام می‌گیرد.
مثلا مشترکی از تهران به سمت مازندران رفته و از آنجا به مشهد می‌رود ودر طی مسیر چندین بار به نقاط مختلف تماس گرفته است هنگامی که در محدوده تهران بوده در سوییچهای تهران charging ثبت شده و در ملزندران در سوییچ مازندران و در مشهد هم در سوییچ مشهد ثبت می‌شود.
در آخر کلیه هزینه مکالمات از سراسر کشور به مرکزی در تهران که مرکز صورتحساب است ارسال می‌شود و بعداز جمع بندی و محاسبه برای مشترک صورتحساب ارسال می‌شود(در تلفن ثابت تمام هزینه های مکالمه در مرکز سرویس دهنده ثبت می‌شود)
4- ارئه سرویسهای جانبی
این سرویسها توسط آخرین سوییچ سرویس دهنده به موبایل از طریق HLR سوال می‌شود که چه سرویسهایی باید در اختیار مشترک گذاشته شود مثل انتفال مکالمه – انتظار مکالمه – نمایشگر شماره و.. و سپس آن سرویس ها توسط آخرین سوییچ سرویس دهنده در اختیار مشترک قرار می‌گیرد.(در تلفن ثابت همان سوییچ محلی که تلفن به آن وصل اشت این کار را انجام می‌دهد).
طراحی شبکه رادیویی
همانطور که قبل از این ذکر گردید یکی از فرقهای عمده شبکه تلفن همراه و تلفن ثابت در بدون سیم بودن موبایل می‌باشد که این باعث می‌شود که ما به طراحی شبکه ای باشیم تا گوشی تلفن همراه کوچک بتواند با کیفیت بسیار بالا با شبکه ارتباط بر قرار کند.
اما چگونه؟
آیا می‌توان مانند فرستنده های تلویزیونی در هر منطقه وسیعی یک آنتن نصب کرد، تا همه مشترکین یک شهر را سرویس داد یا خیر.
چه چیزهایی باعث محدودیت ما در طراحی شبکه رادیویی می‌شود.
پهنای باند فرکانسی چه مقدار باید باشد تا با فرکانسهای دیگر تداخل نکند.
مدلاسیون چگونه باید باشد….
و خیلی سوالات دیگر.
مخابرات سلولی

در جواب سوالات نوشتار قبل باید این موضوع عنوان شود راه حل تمام مسائلی که عنوان شد تحت عنوان مخابرات سلولی پاسخ داده شده است.
در این نوع ارتباط یک منطقه مانند یک شهر را به سلول های ۶ ضلعی (مانند کندو زنبور) تقسیم می‌کنند و در مجاورت هر ۳ سلول یک آنتن سه جهته قرار می‌دهند که هر جهت وظیفه پوشش یک سلول را دارد.
البته در عمل پوشش به صورت ۶ ضلعی نیست بلکه به صورت کروی در حدود منطقه ۶ ضلعی قرار دارد.
با این کار موبایل برای ارتباط با آنتن به توان کمتری نیاز دارد و ارتباط دو طرفه (ارسال و دریافت اطلاعات) به سهولت انجام می‌شود.
پهنای باند فرکانسی در شبکه موبایل
آنچه که در این جا باید ذکر شود پهنای باند فرکانسی در شبکه موبایل می‌باشد.
به طور کلی ما در استاندارد GSM نسل دوم دوسری ساختار فركانسی تعریف شده داریم
۱- GSM-900
۲-GSM-1800
در مورد GSM-900 پهنای باند در دریافت (UPLINK) از 890MHz تا ۹۱۵MHZ
پهنای باند در ارسال(DOWNLINK) از 935MHz تا ۹۶۰MHz
می باشد
در مورد GSM-1800 پهنای باند در دریافت (UPLINK) از ۱۷۱۰MHz تا ۱۷۸۵MHz
پهنای باند در ارسال(DOWNLINK) از ۱۸۰۵MHz تا ۱۸۸۰MHz می‌باشد
در GSM-900 كل پهنای باند چه در ارسال و چه در دریافت به 124 كانال تقسیم می شود و
در GSM-1800 كل پهنای باند به ۳۷۴كانال تقسیم می شود.
در ایران ما از GSM-900 استفاده می كنیم ودر آمریكا از GSM-1800 استفاده می شود

نكته: در دفترچه‌های برخی گوشی‌های تلفن همراه ذكر شده كه گوشی مذكور DUAL BAND
می باشد این بدین معنی است كه این گوشی قابلیت استفاده در هر دو نوع فركانس ذكر شده در بالا را دارد.
BTS چیست؟
در شبكه موبایل اولین بخشی كه به مستقیما با گوشی موبایل در ارتباط است به لفظ عوام آنتن موبایل و به تعبیر تخصصی (Base Transceiver Station) می‌باشد.در شكل زیر BTS نشان داده شده است.

البته شما آن را بر فراز مراكز مخابراتی و یا پشت بامها دیده اید.
در تصویر زیر پنل آنتن نمایش داده شده است البته شما ممكن است در بعضی نقاط تركیب این پنل ها را متفاوت با تصویر ببینید.
این تفاوت در تعداد هر كدام از این پنل ها در یك جهت می‌باشد در شكل زیر در هر جهت یك پنل دیده می‌شود در ایران شما ممكن است در هر جهت دو یا سه پنل ببینید این تفاوت صرفا به خاطر نوع سیستم (دستگاه) استفاده شده است و هیچ ربطی به ظرفیت آنتن ندارد
این پنلها توسط كابلهای ضخیم سیاه رنگی كه به آن فیدر -FEEDER – می‌گویند به دستگاه BTS متصل است.فیدرها نوعی كابل درون تهی هستند و در آن یم لوله مسی قرار گرفته و موج بر می‌باشد.
همانطور كه می‌دانید در فركانسهای بالا الكترونها از پوسته عبور می‌كنند برای همین برای انتقال از موج بر استفاده می‌شود نه سیم.
در نهایت توسط خطوط انتقال این دستگاه به دستگاه دیگری به نام BSC كه وظیفه مدیریت بین چند BTS را دارد متصل می‌شود.
TDMA چیست؟
همانطور كه در مباحث گذشته عنوان شد آنتن موبایل به عنوان واسط بین گوشی موبایل با شبكه موبایل می باشد
در شبكه موبایل گزارش آخرین مكان مشترك موبایل و ارسال و دریافت شماره تلفنها و مسائلی از این دست به عهده كانال سیگنالینگ می باشدو رد و بدل شدن مكالمات كه هدف اصلی می باشد به عهده كانالهای ترافیكی می باشد.
به طور قطع BTSوظیفه ارائه این كانالها را به مشترك موبایل دارا می باشد.
یكی از مشكلات اساسی شبكه‌های موبایل كمبود فضای فركانسی می باشد كه به روشهای متنوعی توانسته اند این مشكل را برطرف كنند یكی از این روشها استاندارد TDMAمی باشد .
در فرستندهای محلی تلویزیون ورادیو برای هر شبكه رادیویی و تلویزیونی از یك فركانس استفاده می شود ولی در شبكه موبایل از یك فركانس برای ارسال یا دریافت اطلاعات 8 مشترك استفاده می شود.
چگونه؟
به روش TDMA
در این روش هر 8 تایم اسلات بر روی یك فركانس مدوله (سوار) می شود و هر تایم اسلات مسئول حمل اطلاعات صحبت یك مشترك می باشد یعنی با یك فركانس و با ایجاد تاخیر زمانی اندك بین 8 مشترك (بدون اینكه برای مشتركین قابل احساس باشند) آنها را به خوبی پوشش می دهد در BTSواحدی به نام TRXوجود دارد كه نشان دهنده ظرفیت یك BTSمی باشد.
هر TRXیك فركانس مخصوص دارد و 8 تایم اسلات برای آن تعریف شده است
یعنی 8 كانال دارد بسته به نوع تعریف نرم افزاری می تواند سیگنالینك یا ترافیكی تعریف شود
TDMA همانطور كه ذكر شد این روش دقیقا یك روش مالتی پلكس می‌باشد البته از نوع زمانی چرا كه ما مالتی پلكس فركانسی نیز داریم به نام FDMA كه در تلفن ثابت بیشتر از آن استفاده می‌شود.در تصویر زیر TDMA به طور واضح نمایش داده شده است البته برای ۴ مشترك موبایل همانطور كه ذكر شد در عمل برای ۸ مشترك این كار انجام می‌گیرد.

و جالب است بدانید در همان بلوكهای رنگی اطلاعات بسیار مهمی ردو بدل میشود مثل ارسال شماره -موقعیت مشترك در شبكه – صحبت – دیتا و…
كه در تصویر زیر یك فریم از یك تایم اسلات نمایش داده شده است اعداد ذكر شده از ۱ تا ۸ همان ۸ مشترك موبایل هستند كه از یك فركانس استفاده می‌كنند.

در ارسال دیجیتال عمل كدینگ انجام می‌شود این عمل برای این است كه در ارسال و دریافت هرگاه در بین مسیر اطلاعات به خاط نویز از بین رفتند دوباره قابل باز سازی باشند در شكل بالا دیتا ۵۷ بیتی دوبار تكرار شده و یك سری بیت نیز در بین آن قرار گرفته این بیتها صرفا برای بازسازی مجدد استفاده می‌شود.
در نحوه ارسال مطالب بسیار زیادی وجود دارد كه از حوصله این وبلاگ خارج است مثلا اینكه چگونه اطلاعات ارسال شود كه حداقل صحبت در صورت وجود نویز از بین رود و یا رمز كردن صحبت بین آنتن موبایل تا گوشی كه كسی نتواند آن را شنود كند….
ظرفیت آنتن (TRX)
آنچه كه در این جا مورد نظر است این است كه ظرفیت BTS ها چگونه است ؟ آیا آنها هم ظرفیت دارند؟‌
جواب: بله
با توجه به محل نصب BTS ظرفیت برای آن مشخص می‌شود مثلا یك سایت مركز شهر مطمئنا مشترك بسیار زیادتری را پوشش می‌دهد تا یك سایت جادهای كه هر ساعت تعداد كمی از آن عبور می‌كنند پس محل نصب بسیار مهم است.
برای این كار در طراحی سلولهای شبكه این سلولها در مراكز شهرها كوچكتر شده و در حاشیه شهرها بزرگتر. یعنی چگونه ؟
سایت ها وقتی نزدیك به هم نصب شوند سلول تحت پوشش هر سایت كوچكتر می‌شود و اگر فاصله نصب آنها بیشتر باشد سلول بزرگتر می‌شود در مناطق مركزی تهران و یا مناطقی كه بیشتر از موبایل استفاده می‌شود وقتی شما در خیابانی بایستید راحت می‌توانید دو سایت نزدیك به هم را ببینید این فاصله ها بعضا از حدود ۱۰۰۰ متر ویا كمتر می‌شود حتی ممكن است دو سایت بر روی یك دكل و یك مكان نصب شود ولی در جادها ممكن است تا ۴۰ كیلومتر فاصله دو سایت با هم اختلاف داشته باشد.
واحد ظرفیت BTS های موبایل TRX نامیده می‌شود (همانطور كه قبلا عنوان شد)
این TRX ها حدود ۸ مشترك را به صورت هم زمان پوشش می‌دهند (مراجعه شود به مبحث TDMA) با توجه به محل نصب سایت این تعداد آن معین می‌شود مثلا در محلهای شلوغ و پر تراكم هر سكتور تا ۶ TRX برای هر سایت تعریف می‌شود اصولا هر سایت ۳ سكتور(جهت) دارد و در هر جهت ۶ TRX داشته باشد ظرفیت آن به صورت ۶+۶+۶ نمایش داده می‌شود یا در یك جهت منطقه پر تراكم و در جهت دیگر كم تراك است ظرفیت مثلا ۵+۲+۲ تعریف می‌شود.
در سكتوری كه ۶ TRX است طبق محاسبه ۴۸ كانال در اختیار داریم كه حدود ۲ كانال آن برای سیگنالینگ (شماره گیری -پیجینگ و….) و ۴۶ عدد دیگر برای ترافیك (انتقال صدا) می‌باشد.
BSC چیست؟
دومین مرحله بعد از آنتن موبایل (BTS) در شبكه دستگاهی است به نام BSC.
(Base Station Controller ) كه مخفف آن BSC میشود
همانطور كه از اسمش پیداست وظیفه كنترل چند BTS به عهده یك BSC است و كار آن بسیار با اهمیت می‌باشند چون تنظیم یكسری از پارامترهای مهم شبكه كه راجع به كیفیت مكالمه و تماس مطلوب است در این دستگاه تعریف می‌شود.

مثلا شما در حال صحبت با گوشی موبایل خود هستید و در یك اتومبیل د رحال حركت نشسته اید و در حال صحبت خیابانهای متعددی را پشت سر می‌گذارید ولی همچنان به مكالمه خود ادامه می‌دهید در این حالت شما از چندین آنتن موبایل گذشته اید و هر آنتن موبایل شما را به آنتن دیگر دست به دست كرده است و كانال ترافیكی شما را با خود پاك كرده و به یك آنتن دیگر تحویل داده است. این مدیریت مكالمه كه در حال حركت اتفاق می‌افتد به HAND OVER معروف است و وظیفه BSC مرتبط با آن BTS می‌باشد.
و دیگر اینكه قدرت تشعشع (برد آنتن موبایل) نیز در این دستگاه تعریف می‌شود، بدین صورت كه از طریق BSC بر روی خروجی یك آنتن مورد نظر تضعیف گذاشته می‌شود كه فركانس آن با آنتنهای دیگر تداخل نكند.
ظرفیت BSC ها بر اساس TRX انتن های متصل به آن تعریف می‌شود كه در حال حاضر در ایران ۱۲۸، ۲۵۶ و ۵۱۲ TRX آن در حال كار است.
در تهران چندین BSC در حال كار است و در بعضی استانها كل استان فقط با یك BSC كار می‌كند (ارتیاط مستقیم با تعداد BTS دارد).
در زیر یك نمونه از BSC زیمنس آلمان كه در ایران در حال كار است نمایش داده شده است.لازم به ذكر است كه BSC های استفاده شده در ایران ساخت شركتهای زیمنس، نوكیا و اریكسون می‌یاشد.

در تصویر زیر نرم افزار كنترل كننده BSC زیمنس كه به LMT معروف است نمایش داده شده است كلیه پارامترهای BSC و BTS از طریق این نرم افزار به BSC داده می‌شود
لازم به ذكر است در صورت خرابی یك آنتن موبایل سریعا آلارم آن بر روی این سیستم نمایش داده می‌شود كه بیشتر وقتها به صورت نرم افزاری از طریق همین LMT قابل رفع می‌باشد در غیر این صورت پرسنل متخصص برای رفع عیب سخت افزاری به محل نصب BTS اعزام می‌شود.
BSC چیست؟

BSC به عنوان مهمترین بخش قسمت رادیویی مطرح است چراكه با حجم كم سیستم آن (همانطور كه در شكل مطلب قبلی موجود است) دارای كارایی بسیار بالا می‌باشد
BTS ها صرفا حكم یك واسطه رادیویی را بین BSC و گوشی موبایل را دارند كه قدرت خروجی آنهم حتی با BSC معین می‌شود.
هر BTS با هر ساختاری كه دارد در BSC مرتبط با خود دارای یك دیتا بیس می‌باشد این دیتا بیس شامل فركانس هایی كه BTS باید با آن كار كند و شماره های LAC و CI كه بعدا راجع به آن صحبت خواهم كرد و شماره تایم اسلات هایی كه بر روی خطوط انتقال باید از آن استفاده كند – تعداد كانالهای ترافیكی و سیگنالینگی و…
همه و همه بر روی این سیتم تعریف می‌شود.در ضمن پارامترهای بسیار زیادی نیز برای بالا بردن كیفیت مكالمه و روشهای متفاوتی برای این كار در BSC تعبیه شده است.
ترانسکدر-۱
یکی دیگر از المانهای شبکه موبایل ترانسکدر می‌باشد. این سیستم بعد از BSC قرار می‌گیرد. قبل از اینکه به توضیح این بخش بپردازم لازم است مقداری درباره PCM صحبت کنم.
PCM چیست؟
المانهای مختلف شبکه موبایل باید توسط عاملی به یکدیگر مرتبط باشد مثلا BTS که ممکن است در دورترین نقطه استان واقع باشد باید توسط یک واسطه به BSC که غالبا در مرکز استان است وصل شود.این قسمت وظیفه سیستمهای انتقال می‌باشد که در تمام شبکه های مخابراتی از آن استفاده می‌شود (در تلفن ثابت – دیتا و شبکه های دیگر مخابراتی). سیستمهای انتقال شامل یک بستر انتقال و نیز تجهیزات انتقال است.
بستر یا محیط انتقال مانند سیم مسی -کابل کواکسیال – فضای پیرامون ما- فیبر نوری و… می‌باشد که با قرار دادن مثلا یک مودم HDSL در دوطرف دو زوج سیم مسی پهنای باند 2مگا بیت را می‌شود منتقل کرد ویا با بکار گیری سیستمهای SDH در دو طرف فیبر نوری و یا ارتباطات رادیویی می‌توان هزاران کانال مخابراتی را منتقل کرد. پس به عنوان مثال کابل مسی بستر انتقال و مودم از تجهیزات انتقال میباشد.غالبا در مخابرات مجموع بستر و تجهیزات انتقال را”سیستم انتقال” می‌گویند.
حال برای اینکه تمام سیستمهای تولید شده در سطح جهان بتوانند از سیستمهای انتقال استفاده کنند باعث شد تا همگان استاندارد PCM را قبول کنند.بدین صورت که هر سیستم انتقال با پهنای باند 2مگا بیت در نظر گرفته شد(یعنی 2048 بیت) سپس آن را به 32 کانال تقسیم کرده وبه هر کانال 64 کیلو بیت اختصاص دادند.مثلا برای اینکه دو نفر با تلفن صحبت کنند باید دو کانال 64 کیلو بیت به آنها تخصیص یابد یکی در جهت ارسال و دیگری در جهت دریافت تا دو مشترک بتوانند صدای یکدیگر را بشنوند حال دومشترک در یک شهر باشند یا هر کدام در یک شهر مجزا و یا حتی در دو کشور مجزا باشند فرقی نمی کند این دو کانال باید وجود داشته باشد (البته در روش سویچینگ مداری).

در PCM ارسال و دریافت کاملا از هم جدا هستند یعنی یک سیستم کاملا برای ارسال و دیگری برای دریافت استفاده می‌شود برای همین PCM به صورت یک زوج بکار می‌رود یک 2مگا ارسال و یک 2 مگا برای دریافت.
گفتیم که هر 2 مگا (منظور زوج 2 مگا) 32 کانال دارد کانال صفر آن برای همزمانی خود سیستم انتقال استفاده می‌شود پس 31 کانال در اختیار سیستم مخابراتی قرار می‌گیرد که غالبا سیستمها یک کانال را برای سیگنالینگ استفاده می‌کنند و 30 کانال برای انتقال صدا و… قرار می‌دهد و بخاطر همین در اصطلاح کفته می‌شود PCM سی کاناله.
البته زمانبندی و فریم بندی که در PCM صورت میگیرد مباحث گسترده ای دارد

شبكه‌های نسل آینده (NGN)
شبكه تلفنی موجود (PSTN) از سوئیچینگ اتصالی (CIRCUITSWITCH) همراه با TDM (Time Division Multiplexing) جهت ارسال داده‌های صوتی استفاده می نماید. در این شبكه جهت برقراری ارتباط صوتی بین دو مشترك لازم است یك مدار بسته شده و یك اتصال ایجاد گردد. با پیدایش و گسترش اینترنت و بخصوص توسعه و پیشرفت‌های مبتنی بر IP(Internet Protocol) سرویس‌های جدید و متنوع باند پهنی بوجود آمده و رایج گردید (خدمات چند رسانه ای، شبكه IN، شبكه دیتا و…) شبكه تلفنی موجود (PSTN) بدلایل ساختاری جهت ارائه اینگونه سرویسها محدودیت و مشكل داشت و در نتیجه جهت هر یك از مجموعه سرویسها ذكر شده شبكه و تجهیزت مجزایی در نظر گرفته شد. و این موضوع مطلوبی نبود و انسان همواره علاقمند است كه از كثرت به وحدت برسد. نتیجه این شد كه جهت همگرایی همه سرویسهای جدید و متنوع شبكه ها و سیستمهای ارتباطی جدیدی پایه ریزی گردید كه اصطلاحاً شبكه‌های نسل آینده خوانده شدند یا همان NGN (Next Generation Network) در یك نگاه كلی می توان NGN را یك شبكه واحد با استفاده از فن آوریهای جدید مبتنی بر IP دانست كه حاصل همگرایی وتلفیق شبكه‌های سرویس متنوع موجود (PSTN,CATV,Internet, IN,…) و ایجاد یك سرویس چند رسانه ای جدید می باشد و می تواند خدمات چند رسانه ای (Multimedia) صوت و دیتا را همزمان ارائه دهد. در ساختار NGN به شبكه IP اجازه فعال كردن سرویسهای متنوع باند پهن و جایگزینی تدریجی شبكه PSTN‌مداری (اتصال) داده شده است. با همه این حرفها شبكه NGN احترام بزرگترها و قدیمی ها را نیز دارد و با آمدنش دستور جمع آوری شبكه تلفنی موجود را صادر نكرده و از طریق اجزاء مناسبی ارتباط بین شبكه NGN و شبكه PSTN برقرار شده است اما PSTN نیز به نیكی می داند كه NGN با آمدنش در قدم اول رشد و توسعه او را محدود كرده و در آینده ای كه خیلی هم دیر نیست باید كاملا تسلیم شده و جای خود را به NGN بدهد.
در شركت مخابرات استان كرمان با ابتكار و دستور مدیریت محترم عامل جناب آقای مهندس كارگزار گروه NGN با حضور جمعی از كارشناسان فنی جوان، مستعد، خوشفكر، علاقمند از بهمن ماه 83 شروع بكار نمود. علاوه بر تشكیل گروه NGN در راستای آشنایی كلی كارشناسان فنی و مدیران شركت، همایشهایی با موضوع NGN توسط برخی از شركتهای داخلی و خارجی نیز در سطح شركت برگزار گردید. گروه NGN ضمن تشكیل جلسات منظم و بررسی موضوعات مختلف مرتبط با NGN نسبت به تهیه طرحهای لازم و فراهم آوری مقدمات نصب و راه اندازی سیستم كم ظرفیت نمونه (NGN Pilot Project) اقدام نمودند و ضمن هماهنگی‌های قبلی انجام شده با شركت ZTE چین یك سیستم NGN با ظرفیت 5000 شماره در شهر كرمان نصب و راه اندازی گردید. جالب است بدانید كه سیستم فوق الذكر دومین سیستم NGN راه اندازی شده در كشور است (سیستم NGN دیگر مدت كوتاهی قبل از سیستم فوق در جزیره كیش نصب شده است بنابراین سیستم NGN كرمان اولین سیستم كشور است)
بهتر است بدانید كه دنیا نیز در شروع راه NGN است و از زمان آغاز مطالعات و پژوهشهای سیستم NGN در كشورهای پیشرفته دنیا كمتر از ده سال می گذرد. برای یكبار هم كه شده فاصله انتقال و استفاده از فن آوریهای جدید مخابراتی دنیا در كشور ما از چهل یا پنجاه سال به كمتر از 10 سال رسید. آن هم در شهر كرمان بهر حال هدف از آنچه گفته شد تنها ارائه یك دیدگاه كلی در مورد شبكه NGN و نیز گزارش مختصری از فعالیتهای NGN شركت مخابرات استان كرمان بود و امید است كه مفید واقع شده باشد.

مقدمه ای بر ساختار شبکه GSM – Global System Mobile
1-1: معماری شبکه GSM
شبکه GSM یک سیستم ارتباطی سلولی دیجیتال است که با ایده سلولی کردن منطقه جغرافیایی و استفاده مجدد از فرکانس 1 و پوشش دادن منطقه جغرافیایی بوسیله سلولها شروع بکارکرد.شبکه سلولی سیار را به علت اینکه مشترکین تلفن‌های متحرك معمولأ در خشکی از آن استفاده میکنند ] شبکه عمومی زمینی سیار [ 2(PLMN) می‌نامند.
تکنیک استفاده مجدد از فرکانس با در نظر گرفتن کمترین تداخل فرکانسی در GSM بعلت کمبود فرکانس و پهنای باند بکار گرفته می‌شود. معماری شبکه GSM در شکل (1-1) آمده است.
شبکه GSM به 4 قسمت اصلی تقسیم می‌شود که عبارتنداز:
• MS3 واحد سیار
• BSS 4 زیر سیستم ایستگاه ثابت
• NSS 5 زیر سیستم سوئیچینگ و شبکه
• OSS 6 زیر سیستم نگهداری و پشتیبانی
اینترفیسهایی(Interface) بین قسمتهای مختلف شبکه GSM عبارتند از:
• اینترفیس A بین MSC و BSC7
. اینترفیس Abis بین BSC و BTS8
• اینترفیس Um یا Airبین MS و BTS
1-1-1: MS (واحد سیار)
MS شامل دو قسمت اصلی است.
– ترمینال موبایل (ME9)
– سیم کارت یا ماژول شناسایی مشترك (SIM10)
مشترك بوسیله گوشی (MS) قادر است مکالمه و سرویسهای دیتا را انجام دهد. ME به وسیله IMEI11 شناسایی می‌شود. و کد 12 IMSI برای SIM جهت شناسایی مشترك بکار میرود.
شکل(1-1) معماری شبکه GSM
BSS:1-1-2
قسمت وظیفه رادیویی سیستم را بعهده داشته است و ارتباط رادیویی MS ها را کنترل میکند. BSS از دو قسمت BSC و BTS تشکیل شده است و اینترفیس Abis را بین BSC و BTS و همچنین اینترفیس A را بین BSC و MSC بکار میگیرد.
BTS
BTS مسئول تبادل امواج رادیویی با واحد سیار و همچنین مسئول تبادل و کنترل اطلاعات باBSC می‌باشد. یک BTS شامل فرستنده وگیرنده‌های مستقلی می‌باشد که ارتباط هوایی و رادیویی را با واحد سیار بوجود می‌آورد و BTS کوچکترین واحد تامین کننده سرویس در شبکه رادیویی سیار میباشد که بوسیله امواج رادیویی می‌تواند منطقه معینی از شبکه را که سلول نامیده میشود تحت پوشش قراردهد و هر BTS با توجه به چگالی مشترکین در سلول می‌تواند از یک تا شش TRX آرایش شود. معمولا برای هر BTS با توجه به طراحی پوششی برای آن منطقه میتوان 3 سکتور در نظر گرفت.
وظایف عمده BTS عبارتند از:
• اجرای پرش فرکانسی (Frequency Hopping)
• رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات روی مسیر رادیویی
• گزارش کیفیت کانال ترافیکی خالی
• ارسال مستقیم اندازه گیریهای توان MS به سمتBSC
• عمل همزمانی بین MS ها و BTS مربوطه
• آشکار سازی قطار پالس‌های دسترسی تصادفی رسیده از MS‌های مختلف
• مدیریت خط سیگنالینگ بین BSC و MS
• تطبیق نرخ بیت و اجرای کدگذاری انتقال
BSC: 1-1-2-2
BSC دربخش رادیویی شبکه GSM قرار دارد و وظایف اصلی BSC عبارتند از:
مدیریت شبکه رادیویی
مدیریت BTS ها
ایجاد ارتباط با MS
مدیریت شبکه انتقال
برقراری ارتباط با MS و MSC
BSC برای ارتباط با BTS از لینکهای سرعت بالا (E1 یا T1) روی اینترفیس Abis استفاده میکند و نرخ اطلاعات روی Abis، 16kbps و روی A اینترفیس، 64kbps است و برای سازگاری نرخ اطلاعات بین دو BSC و MSC، واحدی به نام 13 TRAU اطلاعات 16kbps را به 64kbps و برعکس تبدیل میکند.
3-1-1: NSS (زیرسیستم سوئیچینگ وشبکه)
وظیفه اصلی بخش NSS مدیریت بر برقراری ارتباط بین مشترکین موبایل با هم و با مشترکهای دیگر از قبیل ISDN وتلفن ثابت(PSTN14)می باشد و قسمتهای اصلی آن عبارتند از:
• MSC15،GMSC16، HLR17،VLR18،EIR19، AUC20
MSC 1-1-3-1(مرکز سوئیچینگ موبایل):
قسمت اصلی زیر سیستم شبکه، مرکز سوئیچینگ موبایل MSC میباشد.
وظیفه سوئیچینگ برعهده MSC است وبه وسیله لینک E1 با شبکه‌های ثابت و دیتا ارتباط برقرارمی کند و نرخ تبادل اطلاعاتی MSC، 64 kpbs است و وظایف اصلی ان عبارتند از:
– بروز کردن مکان مشترك (Location Updating)
– ثبت و شناسایی مشترك (Registration & Authentication)
– مسیر یابی مکالمه و سوئیچینگ و کنترل مکالمات
– مدیریت منابع رادیویی و Handover‌های بین BSC ها
1-2: مشخصات فرکانسی ونواحی شبکه GSM
1-2-1 مشخصات فرکانسی GSM
GSM، در 3 باند 900،1800، 1900 بکار گرفته می‌شود بطوریکه رنج فرکانسی هریک از آنها در جدول (1-1) آمده است.
مسیر: Downlink مسیر سیگنالینگ از طرف BTS به سمت MS می‌باشد.
مسیر Uplink: مسیر سیگنالینگ از طرف MS به سمت BTS می‌باشد.

: 1-2-2 نواحی شبکه
کلیه شبکه‌های مخابراتی به منظور سرویس دهی تماسهای ورودی، نیاز به ساختار مشخصی دارند و علت این امر تغییرپذیری و جابجایی مکانی مشترکین در شبکه موبایل می‌باشد.
ساختار جغرافیایی در شکل (5-1) آمده است.

1-2-2-1 سلول: سلول کوچکترین محدوده پوششی در شبکه موبایل میباشد و بوسیله پوشش رادیویی یک سکتور BTS مشخص میشود و روش تقسیم سلولی و تعیین شعاع سلولها بستگی به شرایط جغرافی ایی منطقه تحت پوشش و درنظر گرفتن ساختمانها و موانع مصنوعی، قدرت فرستنده، بهره آنتن و نوع آن و حساسیت گیرنده دارد و معمولأ برای پوشش رادیویی هر سلول از آنتنهای سکتورایز استفاده می‌کنند.

: 1-2-2-2 ناحیه موقعیت (Location Area)
ناحیه ای از شبکه می‌باشد که دارای چندین سلول بوده و این سلولها می‌توانند متعلق به یک یا چند BSC باشند. هر MSC/VLR حاوی یک یا چند LA می‌باشد. در واقع یک LA قسمتی از ناحیه سرویس دهی است که MS بدون احتیاج به گزارش موقعیت خویش (Location Updating) میتواند درآن منطقه جابجا شود. هنگام فراخوانی مشترك سیگنال مربوط در کل LA مربوطه به MS، از طریق BTS ها پخش می‌شود.
:1-2-2-3 ناحیه سرویس MSC
ناحیه ای از شبکه که توسط یک مرکز سوئیچ سیار پوشش داده می‌شود و اطلا عات مربوط به این مشترکین در یک VLR که معمولأ متصل به MSC است ذخیره می‌گردد.
1-2-2-4: ناحیه تحت پوشش شبکه (PLMN)
ناحیه ای از شبکه که توسط چندین مرکز سوئیچ سیار (MSC) تحت سرویس می‌باشد. و به هر اپراتور می‌تواند یک شبکه PLMN اختصاص می‌دهند.
1-3: مدولاسیون در GSM
نوع مدولاسیونی که در GSM استفاده میشود GMSK وتکنیک مدولاسیون QPSK می‌باشد، GMSK یک نوع خاصی از مدولاسیون FM دیجیتال است. دیاگرام مدولاسیون GMSK در شکل(7-1) و تکنیک مدولاسیون QPSK در شکل (8-1) نشان داده شده است. نرخ داده کانال GSM برابر با kbps 270/833 میباشد.
شکل(7-1): دیاگرام مدولاسیون GMSK
شکل(8-1): تکنیک مدولاسیون QPSK که در GSM استفاده می‌شود.
1-4: کانال‌های فیزیکی ومنطقی در GSM
1-4-1:کانال فیزیکی و مشخصات آن
برای یک کانال ترکیبی از تعداد شیارهای زمانی و فرکانسهای یک کانال فیزیکی، در جهت مسیر بالارونده و پائین
رونده 21 در نظر گرفته می‌شود.
هر کانال فیزیکی در سیستم GSM می‌تواند در داخل کانالهای منطقی متفاوتی در زمانهای متفاوت نگاشت شود. طول زمانی ی فریم 4.645 میلی ثانیه است که به 8 شیار زمانی تقسیم میشود که هر کدام از این شیارهای زمانی بوسیله یک مشترك مستقل بکار گرفته می‌شود.
طول زمانی یک کانال مستقیم 577 میکرو ثانیه ایست 
هر کانال فیزیکی، داده ترافیکی و کنترلی را به شکل Burst حمل می‌کنند.
1-4-2: کانالهای منطقی
بر اساس توابعی که روی کانالها انجام میشود کانالها به دو نوع کانال منطقی تقسیم می‌شوند.
• کانال ترافیکی(TCH)
• کانالهای کنترلی (CCH)
1-4-2-1: کانالهای ترافیکی
کانالهای ترافیکی به دو دسته عمده کانالهای صحبت و داده تقسیم می‌شوند که هرکدام آنها از نظر نرخ ارسال به دو نوع تقسیم می‌شوند.
نرخ بیت کامل (FULL RATE).
نرخ بیت نیمه (HALF RATE) •
: 1-4-2-2 کانالهای کنترلی (22 CCH)
این کانالها به منظور انتقال اطلاعات سیگنالینگ و یا جهت همزمانی بکار می‌روند و به سه دسته تقسیم می‌شوند:
کانالهای مخابره ای (BCH)
کانالهای کنترل مشترك (CCCH)
کانالهای کنترل اختصاصی (DCCH)
1-4-2-2-1: کانالهای مخابره ای (BCH)
این کانالها به سه دسته ذیل تقسیم بندی میشوند:
کانال تصحیح فرکانسی(FCCH) •
کانال همزمان کننده(SCH) •
کانال پخش (BCCH).

1-5:انتشار امواج رادیویی
: 1-5-1 پلاریزاسیون
موجهایی که در هو ا منتشر میشوند دارای پلاریزاسیون هستند که این پلاریزاسیون عمودی،افقی، دایروی باشند. امواج رادیویی در GSM بصورت عمودی پلاریزه میشوند ولیپلاریزاسون امواج ممکن است درمسیر بعلت وجود موانع، انعکاس، فیدینگ،… تغییر کند که برای رفع این مشکل باید از دایورسیتی استفاده کنیم.

1-5-2:انواع انتشار
برای انتشار در GSM ما انتشار امواج فضایی داریم که فرکانسهای باتر از MHZ300 از این نوع انتشار استفاده میکنند.
مشخصات این نوع انتشار عبارتست از:
فرکانسهای بالاتر از 30MHZ (VHF,UHF,SHF BAND)
در تروپسفر پائین ترین لایه اتمسفر منتشر میشود.
از طریق یونسفر منعکس نمی شود.
برد آن با توجه به باند انتشار درحد چند کیلومتر است
بیشتر از طریق دید مستقیم منتشر میشود.
: 1-5-3 محاسبه افت مسیر فضای آزاد
ناحیه موثر یک آنتن ایزوتروپیک برابراست با Ae = λ2 / 4π:
قدرت دریافتی برابر است با:
Pr = P x Ae
Pr = (Pt / 4πd2) x (λ2 / 4π)
= Pt x (λ / 4πd)2
افت مسیر فضای آزاد برحسب dB برابر است با:
L = 20 log (4πd / λ) dB
L = 32.5 + 20 log d + 20 log f dB
در فرمول بالا D برحسب کیلومتر و f فرکانس برحسب مگاهرتز است.
1-5-4: اثر محیط روی انتشار امواج

طول موج امواج رادیویی GSM
برای باند 900MHZ در حدود 30cm برای باند 1800MHZ در حدود 15cm
-انعکاس از سطح صاف – تفرق- انعکاس چندگانه از سطوح سخت
انکسار: برخورد موج به لبه مانع و منحرف شدن از مسیر اصلی تضعیف: برخورد به موانع وکاهش قدرت سیگنال
چرخش پلاریزاسیون در اثر برخورد به موانع و شرایط محیطی

1-5-5: مدل هاتا- اکومارا برای انتشار در موبایل
Lp(urban) = 69.55 + 26.16 log(f) – 13.82 log(hb) – a(hm)+ (44.9 – 6.55 log(hb)) log(d)
a(hm) ضریب تصحیح برای تفاوت شهرهای کوچک با شهرهای بزرگ میباشد و وابسته به ارتفاع آنتن MS است.

1-6: بودجه لینک
1-6-1: مقدمه
یکی از نکات مهم در طراحی، پوشش مناسب برای ناحیه موردنظر است.
قدرت سیگنال در مسیر Downlink (از BTS به MS) و قدرت سیگنال در مسیر Uplink (از MS به BTS) با در نظر گرفتن افت‌های مسیر و موانع به قدری باشد که بتوان ارتباط با کیفیت برقرارکرد.
برای پوشش در مسیر Downlink باید به لول آستانه حساسیت موبایل توجه شود. این آستانه، مقدار دامنه سیگنال دریافتی از سوی MS را برای داشتن یک حداقل کیفیت قابل قبول معین میکند.
چون سیگنال در مسیر دچار فیدینگ میشود باید یک مقدار حاشیه اطمینان در نظر بگیریم که
(Fade Margin) نامیده میشود. برای پوشش داخل ساختمان باید، افت نفوذ ساختمان 23 را در نظر بگیریم.
برای رسیدن سیگنال مچموع افتها را باید در نظر بگیریم و بر حسب آن مقدار قدرت سیگنال ارسالی را تعیین کنیم.
Downlink 1-6-2 بودجه توان 24 درمسیر
دردیاگرام شکل(15-1) مسیر سیگنال ارسالی از BTS به MS نشان داده شده است.
BTS میتواند ازیک آنتن برای انتشار چند کاریر استفاده کند و برای این کارلازم است که کاریرها به وسیله کمباینر با هم ترکیب شوند که استفاده از کمباینر معمولأ 3db افت ایجاد میکند.
اگر بخواهیم از یک آنتن هم برای ارسال و هم دریافت استفاده کنیم لازم است که دوپلکسر را بکار بگیریم. وظیفه دوپلکسر، جداسازی و ایزولاسیون بین فرستنده و گیرنده برای جلوگیری از تداخل سیگنال در مسیر فرستنده و گیرنده، میباشد.

1-6-3: بودجه توان در مسیر Uplink
بودجه توان در مسیر بالارونده دو فرق و امتیاز با بودجه توان درمسیر پائین رونده دارد که باعث میشود تا در مسیر بالارونده MS بتواند سیگنال را با توان کمتری ارسال کند.
درمسیر بالارونده (Uplink)، افت کمباینر نداریم.
در مقصد BTS میتواند برای دریافت از تکنیک دایورسیتی استفاده کند که باعث حذف افت محوشدگی میشود.(گینی به مسیر بعنوان گین و بهره دایورسیتی اضافه میشود)
بودجه توان در مسیر بالارونده 
وضعیت واقعی امنیت در VOIP
اشاره:
در طول سال‌های گذشته مطالب زیادی راجع به نقاط ضعف امنیت VoIP گفته شده است و به ما اخطارهای زیادی درباره شنود مكالمات، اسپم‌های صوتی، سیادی، نرم‌افزارهای جاسوسی و حملات Denial of Service) DoS) داده شده است. متأسفانه اكثر این مشكلات تحت تأثیر دیواره آتش و carrierها است كه حاضر به طراحی امنیت برای VoIP نیستند و این مسائل را تصوری غیرواقعی می‌پندارند.
در حقیقت امنیت VoIP بدتر از امنیت ایمیل و شبكه تلفن سنتی نیست و در چند سال آینده وضعیت آن به سرعت پیشرفت خواهد كرد؛ چرا كه اكثر شبكه‌های VoIP مستقل از همدیگرند و چون اكثر شبكه‌های بزرگ حرفه‌ای VoIP تماس‌های خارج از محدوده خود را قبول نمی‌كنند، این‌گونه شبكه‌ها از حفاظت بیشتری نسبت به اسپم، سیادی و هویت‌های جعلی برخوردارند. همچنین ویژگی‌‌های صدا، از قبیل ناتوانی در جست‌وجو یا خواندن محتویات، به صورت اساسی باعث علاقه كمتر هكرها برای حمله، (نسبت به فایل‌‌های اطلاعاتی یا ایمیل) می‌شود. به علاوه، محصولاتی امسال ارائه خواهد شد كه از استانداردهای IETF (سازمان استانداردهای انتقال اطلاعات در اینترنت) برای رمزنگاری كامل اطلاعات و تماس‌های تلفن استفاده می‌كند.
علاوه بر این، مشاوران امنیتی و تولیدكنندگان دیواره آتش و كنترل‌كننده‌های مرزهای تماس (SBC)، كارشان را برای فناوری جدیدتر برای دیوارهای آتش ادامه می‌دهند. به طوری كه در واقع نسل موجود دیواره‌های آتش برای حفاظت از شبكه‌های مجزای VoIP مناسبند. زمانی‌كه ما به شبكه VoIP متصل می‌شویم، تعدادی استاندارد، ارتباط ما را در مقابل محدودیت‌هایی كه باعث جاسوسی‌ ما می‌شوند، محافظت می‌كنند؛ بدون این‌كه از SBC یا دیوار آتش استفاده شود. در حقیقت این دستگاه‌ها عملاً امنیت كلی را با مخلوط شدن با مكانیزم‌های جدید امنیتی، كاهش می‌دهند.
هزینه‌ها
متهم كردن و اطلاعات غلط درباره امنیت VoIP محدود به ناشران نمی‌شود.
Cyber Security Industry Alliance) CSIA) یكی از متخلفان برجسته در ارائه اطلاعات غلط است. در حالی كه اطلاعاتشان در این زمینه بسیار كم است، گزارش‌های آن‌ها بسیار عصبانی كننده و فریبنده است. به طوری كه آن‌ها ادعا می‌كنند VoIP مانند تخم‌مرغ شكننده است CSIA و بقیه مكرراً باعث افزایش توهم نسبت به شنود درVoIP شده‌اند. با این حال، این امر عملا‌ً مشكلی نیست كه خیلی‌ها انتظار دارند. شنود در شبكه تلفن سنتی نیز آسان است، مهاجمان تنها به دسترسی به یك خط فیزیكی و تجهیزات ارزانقیمت نیاز دارند. در مقام مقایسه، شنود در VoIP در یك شبكه مبتنی بر IP به دسترسی در سطح مدیر به سوییچ و ایجاد پل به سوییچ یا پورت مانیتورینگ به منظور جمع‌آوری پكت‌ها از پورت یك سوییچ دیگر نیاز دارد.
استفاده از یك شبكه بی‌سیم با VPN یا لایه دوم رمزنگاری شده مثل Wi-Fi Protected Access) WAP) امنیت خوبی را به وجود می‌آورد. خیلی از مقاله‌ها درباره امنیت VoIP اشاره به حملات DoS می‌كنند. در حقیقت حمله‌های DoS روی سوییچ‌های PSTN در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 بسیار معمول بود. كلید كاهش تأثیر حمله‌های DoS، داشتن پهنای باند كافی است؛ چرا كه در این صورت برنامه واقعی‌ای كه باید اجرا شود، می‌تواند كارش را تا زمانی‌كه حمله‌كننده مسدود شود، ادامه دهد. اینترنت از نظر بزرگی بسیار بزرگ‌تر از PSTN است كه آن را توانمندتر می‌كند. به عنوان مثال، در یازدهم سپتامبر شبكه تلفن در East coast به شدت دچار مشكل شد، ولی ایمیل، IM و تلفن‌های IP كارشان را ادامه دادند.
سرویس‌دهندگان اینترنت حملات DoS را با پهنای باند زیاد خود دفع می‌كنند. همچنین سعی می‌كنند حملات DoS را هر چه نزدیك‌تر به هسته اینترنت مسدود كنند. اینگونه حملات كه به طور نادر اتفاق می‌افتد، مشكل‌تر از حمله به شبكه‌های PSTN است.
همیشه نگرانی درباره استفاده از نرم‌افزارهای جاسوسی مخصوص VoIP كه تماس‌ها را كنترل می‌كنند وجود دارد و آن‌ها وقتی وارد softphoneها می‌شوند، در حقیقت فقط در softphoneها باقی نمی‌مانند و باعث به وجود آمدن دو تهدید می‌شوند: یكی این‌كه VoIP باعث اضافه شدن یك مسیر برای وارد شدن نرم‌افزارهای مخرب می‌شود و دیگر این‌كه یك ویروس می‌تواند باعث ایجاد خسارت به یك كامپیوترِ به خطر افتاده شود كه قبلاً این كار امكان‌پذیر نبود.
به هر حال برخلاف HTML و javascript كه توسط مرورگرهای وب و برنامه‌های ایمیل استفاده می‌شود، پروتكل‌هایSIP فقط اطلاعاتی را به كاربر می‌دهند كه از نوع اطلاعاتی باشد كه ارسال شده باشد.
در حال حاضر softphoneهایی كه از SIP استفاده می‌كنند به كاربر اجازه نمی‌دهند یك درخواست SIP به كامپیوتر مقصد ارسال كنند تا یك برنامه را كه كاربر مهیا كرده است روی آن اجرا كند. همه ویروس‌ها برای تكثیر شدن به چنین روش‌هایی نیاز دارند. تا این زمان softphoneهایی كه از SIP استفاده می‌كنند، از اسكریپت‌های زبان‌ها دوری كرده‌اند؛ چرا كه آن‌‌ها باعث گسترش ویروس می‌شوند. وقتی كه یك كامپیوتر آلوده می‌شود، یك هكر می‌تواند هر برنامه دلخواهی را روی آن كامپیوتر اجرا كند. برای یك هكر یك كامپیوتر آلوده برای به دست آوردن اطلاعات شخصی (معمولاً اطلاعات آدرس‌های ایمیل و اطلاعات ارسالی)، ارسال هرزنامه یا اجرای حملات DoS بسیار مفید است.
در حال حاضر هرزنامه، تلفن‌ها و فكس‌های ناخواسته، به عنوان یك مشكل در شبكه‌های PSTN هستند. تقریباً همه شبكه‌های VoIP ارتباطاتی را كه گیرنده نامشخص باشد و از شبكه PSTN استفاده می‌كند، مسدود می‌كنند؛ چرا كه در این صورت آن‌ها مثل خطوط معمولی PSTN آسیب‌پذیر می‌شوند.
در آینده شبكه‌های VoIP بسیار گسترده‌تر خواهند شد و برای جلوگیری از ورود اسپم‌ها از نقطه مقابلشان به ساز و كار خاصی نیاز خواهند داشت.
اسپم و سیادی روی دو مشخصه تكیه دارند: اول این‌كه، اكثر كاربران نمی‌توانند پیش‌بینی كنند كه با چه كسی تماس برقرار خواهند كرد. بنابراین آن‌ها به هر كسی اجازه ارتباط می‌دهند. دومین مشخصه استفاده از فیلتر است كه در صورتی‌كه از یك برنامه قوی قابل اطمینان استفاده شود كه بتواند تعیین كند چه چیزی فیلتر شود، مؤثر خواهد بود.
گروه كاری IETF كه روی SIP كار می‌كنند، یك سری مسائل اصلی امنیت را به طور جامع توسعه داده‌اند تا از SIP در مقابل شنود، سرقت جلسه، حمله‌های فعال و همچنین درستی هویت كاربر، محافظت كنند. این كار با استفاده از
Secure Real-Time Transport Protocol) SRTP) برای حفاظت مدیا و HTTPS برای امنیت تنظیمات انجام می‌شود و این‌ها یك سطح امنیت مناسب را مهیا می‌كنند و می‌توانند قسمت به قسمت توسعه داده شوند و اغلب برای قابلیت كار با كامپیوترها با یكدیگر در دوره توسعه، توسط SIPIT مورد آزمایش قرار می‌گیرند.
SIP مثل HTTP، هم می‌تواند توسط Transport Layer Security) TLS) حمل شود. SIP توسط TLS، رمزنگاری و درستی پیام‌ها را برای كانال ارتباطی مهیا می‌كند و سرور بعدی را نیز شناسایی می‌نماید. برخلاف HTTPدرخواست SIP قبل از این‌كه به مقصد نهایی برسد، می‌تواند از چند hop عبور كند. ویژگی SIP یك رویه خاص را تعریف می‌كند كه مشابه HTTPS است. برنامه SIP طوری طراحی شده است تا اطمینان دهد كه هر hop از TLS استفاده می‌كند و هر سرور، سرور بعدی را شناسایی می‌كند.
چندین راه‌حل برای اجرای SIP روی TSL وجود دارد. البته همه آن‌ها به مرحله اجرا نرسیده‌اند.
STRP یك مشخصه برای ایجاد رمزنگاری و درستی پیام‌ها برای RTP و ترافیك RTP Control Protocol) RTCP) است. SRTP نیاز دارد هر دو طرف یك كلید محرمانه برای رمزنگاری و رمزگشایی داشته باشند. این اطلاعات كه حاوی كلید است (یا تعریف این‌كه چگونه این كلید را به دست آوریم) باید در session (جلسه) تعریف شود. انتظار می‌رود چندین نوع اجرای SRTP تا انتهای امسال ایجاد شود.
سرویس‌دهندگان اینترنت نیاز دارند دقیقاً شماره تماس گیرنده را به مقصد حمل كنند؛ حتی زمانی‌كه تماس گیرنده بخواهد ناشناس باقی بماند. مكانیزمی كه در حال حاضر SIP برای انتقال شماره تماس گیرنده استفاده می‌كند،
p-Asserted-Indentity header است، اما متأسفانه این سازوكار نیاز دارد domainهای زیادی به همدیگر اطمینان كنند تا اطلاعات هویتی دقیقی به دست آید.
گروه كاری SIP برای حل این مشكل یك سرویس به نام (Identity تشخیص هویت) را توسعه داده‌اند كه به صورت یك پروكسی SIP اجرا می‌شود. یك سرور تشخیص هویت یك امضای دیجیتالی به آدرس SIP اضافه می‌كند نشان می‌دهد كه فرستنده درخواست احراز هویت شده‌است و نامی كه در قسمت from از header قرار دارد، می‌تواند به عنوان یك هویت واقعی مورد اطمینان قرار بگیرد.
فقط سرور Identity در domain تشخیص هویت لازم است تا هرچیزی را بنویسد و بقیه سرورهای SIP می‌توانند شناسایی كنند كه امضای دیجیتالی معتبر است.
Secure MIME) SLMIME) فناوری دیگری است كه برای امضا، رمزنگاری پیام‌های مستقل، دادن اجازه به دریافت كننده برای شناسایی و رمزگشایی استفاده می‌شود. مثلPretty Good Privacy) PGP)، این فناوری در اصل برای ایمیل توسعه داده شده بود، اما برای استفاده در پروتكل‌های دیگر هم توسعه داده شده است. SIP می‌تواند ازS/MIME برای رمزنگاری و امضای جلسه برقرار شده، اسناد و دیگر اطلاعات در بدنه پیام‌های SIP استفاده كند (مثل شماره كارت اعتباری در یك IM.)
اصلی‌ترین مشكل توسعه S/MIME این است كه هر كاربر به یك گواهینامه معتبر نیاز دارد. همچنین روشی برای شناسایی گواهینامه شخصی كه می‌خواهد ارتباط برقرار كند، مورد نیاز است. گروه كاری SIP برای رفع این مشكل مكانیزمی را تعریف‌كرده است كه به كاربران اجازه می‌دهد گواهینامه‌های خود را روی یك سرور منتشر كنند تا كاربران دیگر بتوانند به آن‌ها دسترسی پیدا نمایند و آن‌ها را دریافت كنند.

مقدمه ای بر شبكه‌های نسل جدید
دنیای مخابرات، امروزه با سرعت چشمگیری در حال دگرگونی و گسترش است.كشور ما نیز به عنوان بخش كوچكی از دهكده جهانی، باید با این تغییرات سریع، هماهنگی و همراهی كند و طبعاً این مساله هزینه¬های اجتناب ناپذیری را برای ما ایجاد می¬كند. بنابراین باید به این سوال پاسخ دهیم كه در برنامه-ریزی¬های كوتاه¬مدت و بلند¬مدت برای طراحی شبكه مخابرات كشور، چه عواملی را باید مد¬نظر قرار داد تا این هزینه¬ها را به حداقل رساند. در نوشتار حاضر به توصیف اولیه¬ای از شبكه¬های نسل جدید مخابرات می¬پردازیم:
لزوم انعطاف¬پذیری شبكه مخابرات كشور
با توجه به رشد و توسعه سریع مخابرات در سطح بین¬المللی و نیاز مشتریان برای دسترسی هرچه سریعتر به سرویس¬های جدید، باید در برنامه¬ریزی¬های كلان توسعه مخابرات كشور، قابلیت انعطاف¬پذیری برای هماهنگی با این تغییرات و جلب رضایت مشتریان مورد توجه قرار گیرد.به زبان دیگر، باید شبكه مخابرات كشور به گونه¬ای طراحی شود كه با صرف حداقل هزینه¬ها و اعمال كمترین تغییرات، بتوان تكنولوژی¬های جدید این حوزه را پوشش داد و سرویس¬های متنوع مورد نیاز مشتریان را كه روز به روز در حال گسترش هستند، به سرعت ارایه كرد.
سیستم¬های ماجولار، لازمه پویایی شبكه
پویایی شبكه مخابرات، در گرو ارایه سرویس¬های مورد نظر مشتریان با قیمت مناسب می¬باشد كه این به نوبه خود در گرو ایجاد بازار رقابتی برای ارایه¬دهندگان سرویس است.چنین بازاری وقتی فراهم می¬شود كه شبكه مخابراتی، در حال رشد و توسعه پیوسته و سریع باشد.یك روش برای برای فراهم آوردن پتانسیل¬های توسعه در چنین سیستمی و در عین حال مدیریت بهینه آن، طراحی سیستم به صورت بخش-های جزیی و مستقل از هم (modular) است.
ماجولار بودن سیستم¬ها این امكان را به متولیان صنعت مخابرات و اپراتورهای مخابراتی می¬دهد تا به جای تكیه بر شركت¬های بزرگ كه یك تكنولوژی خاص را عرضه می¬كنند، از میان گونه¬های مختلف ارایه شده برای هر جزء، بهترین گونه را با در نظر گرفتن معیارهای مورد نظر خود انتخاب كنند.
زیرساخت یكپارچه، لازمه انعطاف¬پذیری شبكه
با توجه به نیاز مشتریان برای برخورداری همزمان از سرویس¬های متنوع (همگرایی سرویس¬ها)، ارایه تنها یك سرویس خاص، برای ارایه¬دهندگان سرویس¬های مخابراتی مقرون به صرفه نمی¬باشد.از طرف دیگر، در سیستم¬های یكپارچه با رشد بازار تقاضا، ارایه تمام سرویس¬های مورد نیاز مشتریان توسط یك ارایه-دهنده خاص نیز مقدور نخواهد بود.بنابراین شركت¬های خدماتی باید یك یا چند سرویس خاص را با توجه به توانایی¬ها و امكانات خود انتخاب كرده و به مشتریان عرضه كنند؛ اما برای مقرون به صرفه بودن و ادامه رقابت، شركت¬ها باید بتوانند سرویس¬های متنوع را روی یك زیرساخت واحد به مشتریان ارایه دهند.این امر، تغییر سیستم¬های مخابراتی را از حالت “كاملا‌ً یكپارچه” به حالت “بخش¬های كوچك بر پایه زیرساخت یكپارچه” اجتناب¬ناپذیر می¬سازد.در¬نهایت، استفاده از سیستم¬های توسعه¬پذیر، منجر به افزایش رقابت، كاهش قیمت و توسعه سریعتر سرویس¬های جدید می¬شود.
شبكه¬های مخابراتی نسل آینده (NGN)
در نظر گرفتن یكپارچگی در زیرساخت و ماجولاریتی در سیستم، در فرآیندهای طراحی بلند¬مدت شبكه مخابرات، هزینه¬های ناشی از به¬روز شدن شبكه مخابرات در بلند مدت را كاهش داده و به آن قابلیت تطابق بیشتری با روند تغییرات سریع خواهد داد.
همگرایی در زیرساخت، در واقع به نوعی به معنی همگرایی در شبكه¬های نوری، سیمی و بدون سیم است.
از سوی دیگر در حال حاضر از نظر دسترسی به منابع زیرساخت، دو نوع سوییچینگ مداری و پاكتی در شبكه موجود می¬باشد.همانطور كه می¬دانیم شبكه¬های تلفنی برای انتقال ترافیك صوتی از سوییچینگ مداری و برای انتقال ترافیك سیگنالینگ از سوییچینگ پاكتی بهره می¬گیرند.شبكه دیتا نیز برای انتقال ترافیك دیتا از سوییچینگ پاكتی مبتنی بر IP استفاده می¬كند.از آنجا كه سوییچینگ پاكتی در مقایسه با سوییچینگ مداری دارای قابلیت¬های فراوانی است (به عنوان مثال استفاده بهینه از تمام پهنای باند در دسترس برای انتقال ترافیك)، جهت¬گیری طراحی شبكه¬های مخابراتی نسل آینده به گونه¬ایی است كه در آن هم برای ارسال ترافیك مدیا (صوت، تصویر، و غیره) و هم سیگنالینگ، از سوییچینگ پاكتی به طور مشترك استفاده شود.از این¬رو با استفاده از NGN می¬توان سرویس¬های جدید را با همگرایی مخابرات سیمی و بدون سیم ارایه كرد.علاوه بر آن، این سرویس¬ها در همه¬جا و در هر زمانی در دسترس هستند.در حقیقت NGN یك شبكه مجتمع مبتنی بر پروتكل¬های اینترنت (IP) است كه نیازهای رسانه¬ای امروز و فردا را برآورده می¬كند.برای عزیمت به چنین منظوری باید تجهیزات جدیدی نصب كرد، تجهیزات فعلی را توسعه داد و قوانین و مقرراتی را برای بهره¬وری بهینه شبكه¬های آینده وضع كرد.
گذار از سوییچینگ مداری به سوییچینگ پاكتی هدف نهایی طراحان ایده شبكه¬های نسل جدید، این است كه شبكه مخابرات را به راحتی یك كامپیوتر شخصی قابل برنامه¬نویسی كنند.مطالعه شبكه مخابرات فعلی در سطوح ملی و بین¬المللی نشان می¬دهد كه در حال حاضر تا حدودی پتانسیل¬های رسیدن به چنین مقصودی وجود دارد.به نظر می¬رسد اصلی¬ترین مانع برای رسیدن به این هدف، شبكه¬های تلفنی امروزی هستند كه بر اساس سوییچینگ مداری كار می¬كنند.برای رفع این مانع، ایده سوییچینگ نرم¬افزاری در شبكه¬های نسل جدید مطرح شده است كه به سیستم تلفنی بلادرنگ مبتنی بر IP و كاربردهای مرتبط اطلاق می¬شود.شبكه سوییچینگ پاكتی بسیاری از كاركردها و سرویس¬های مبتنی بر سوییچینگ مداری را به ارث می¬برد و در عین حال سرویس¬هایی را ارایه می¬كند كه با سوییچینگ مداری قابل ارایه نیستند.
چگونگی عملكرد سوییچینگ نرم¬افزاری
در شبكه¬های امروزی مبتنی بر سوییچینگ مداری، مهمترین بخش یك سیستم سوییچ، نرم¬افزار پردازش مكالمه است كه وظیفه¬اش پردازش مكالمه برای كلیه تماس¬ها و مسیردهی تماس¬ها در شبكه تلفنی می-باشد.این نرم¬افزار در پروسسورهایی كه در ساختار سوییچ تعبیه شده¬اند اجرا می¬شود.با وجود اینكه در آینده نزدیك كلیه تماس¬های تلفنی end-to-end مبتنی بر پاكت صوتی خواهند بود، ناتوانی شبكه¬های سوییچ امروزی برای دسترسی مستقیم به پاكت¬های صدا مهمترین مانع در راه عزیمت به سمت پاكت¬های صوتی است.ولی تا تحقق چنین وضعیتی باید با حالت تركیبی از این دو روش كار كرد.
یك راه حل ساده برای این مساله، تهیه سیستمی است كه بتواند عملیات سوییچینگ را هم به صورت مداری و هم به صورت پاكتی انجام دهد و كلیه عملیات پردازش مكالمه در سوییچ پیاده¬سازی شود.هرچند كه چنین راه¬حلی مشكل فوق را در دوران گذار حل می¬كند، ولی قیمت سوییچ را كاهش نمی¬دهد.جامعه مخابراتی در این زمینه به یك اتفاق نظر رسیده است و آن اینكه عملیات پردازش مكالمه را از عملیات سوییچینگ فیزیكی جدا كرده و این دو را از طریق پروتكلی به هم ارتباط دهد.در سوییچینگ نرم¬افزاری، عملیات سوییچینگ فیزیكی و عملیات پردازش مكالمه در دو بخش جداگانه صورت می¬گیرند.دلایل زیادی برای اینكه چرا این روش جداسازی از بهترین روش¬ها است وجود دارد؛ به عنوان مثال:
1- این كار راه را برای ظهور بازیگران كوچكتر در هر دو عرصه سوییچینگ فیزیكی و پردازش مكالمه باز می¬گذارد.در حال حاضر این عرصه توسط شركت¬های بزرگ به صورت انحصاری در آمده است.
2- این¬كار امكان استفاده از یك نرم¬افزار پردازش مكالمه مشترك را برای انواع مختلف شبكه، شامل شبكه¬های مبتنی بر سوییچینگ مداری و سوییچینگ پاكتی فراهم می¬كند.
بدیهی است كه تحقق چنین وضعیتی نیازمند تدوین استانداردهای لازم است.در حال حاضر نیز گروه-های تحقیقاتی فراوانی در این زمینه مشغول فعالیت هستند.به عنوان مثال می¬توان به گروه استاندارد¬سازی P1520 كه توسط IEEE تاسیس شده اشاره كرد.
مآخذ:
[1] N.Bjorkman, Y.Jiang, T.Lundberg, A.Latour-Henner, A.Doria, “The movement from monoliths to component-based network elements”, IEEE Communications Magazine, vol.39, no.1, pp.86-93, 2001.
[2] www.iec.org.
[3] www.parlay.org.
[4] www.softswitch.org
[5] www.ietf.org

IEEE 802.11
استاندارد شبکه های محلی بی سیم
مقدمه
امروزه با بهبود عملكرد، كارایی و عوامل امنیتی، شبكه‌های بی‌سیم به شكل قابل توجهی در حال رشد و گسترش هستند و استاندارد IEEE 802.11 استاندارد بنیادی است كه شبكه‌های بی‌سیم بر مبنای آن طراحی و پیاده سازی می‌شوند.
در ماه ژوئن سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونیك (IEEE) استاندارد IEEE 802.11-1997 را به عنوان اولین استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سیم منتشر ساخت. این استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE 802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سیم یا همانIEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802-11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بین‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمریكا (ANSI) پذیرفته شده است. تكمیل این استاندارد در سال 1997، شكل گیری و پیدایش شبكه سازی محلی بی‌سیم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعریف می‌كند با این ویژگی كه در شرایط نامساعد و محیط‌های دارای اغتشاش (نویز) این پهنای باند می‌تواند به مقدار 1Mbps كاهش یابد. روش تلفیق یا مدولاسیون در این پهنای باند روش DSSS است. بر اساس این استاندارد پهنای باند 1 Mbps با استفاده از روش مدولاسیون FHSS نیز قابل دستیابی است و در محیط‌های عاری از اغتشاش (نویز) پهنای باند 2 Mbpsنیز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسیون در محدوده باند رادیویی 2.4 GHz عمل می‌كنند. یكی از نكات جالب توجه در خصوص این استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسیون‌های رادیویی DSSS و FHSS به عنوان رسانهانتقال است. ولی كاربرد این رسانه با توجه به محدودیت حوزه عملیاتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری 802.11 به زیر گروه‌های متعددی تقسیم می‌شود. شكل‌های 1-1 و 1-2 گروه‌های كاری فعال در فرآیند استاندارد سازی را نشان می‌دهد. برخی از مهم‌ترین زیر گروه‌ها به قرار زیر است:

– 802.11D: Additional Regulatory Domains
– 802.11E: Quality of Service (QoS)
– 802.11F: Inter-Access Point Protocol (IAPP)
– 802.11G: Higher Data Rates at 2.4 GHz
– 802.11H: Dynamic Channel Selection and Transmission Power Control
– 802.11i: Authentication and Security

كمیته 802.11e كمیته‌ای است كه سعی دارد قابلیت QoS اِتـِرنت را در محیط شبكه‌های بی‌سیم ارائه كند. توجه داشته باشید كه فعالیت‌های این گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. این كمیته در نظر دارد كه ارتباط كیفیت سرویس سیمی یا Ethernet QoS را به دنیای بی‌سیم بیاورد.
كمیته 802.11g كمیته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه یافته نیز شناخته می‌شود. این كمیته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزایش دهد. باند فركانسی ISM یا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، یك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از این باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع رادیویی نیازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11g تا كنون نهایی نشده است و مهم‌ترین علت آن رقابت شدید میان تكنیك‌های مدولاسیون است. اعضاء این كمیته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنیك تسهیم OFDM استفاده نمایند ولی با این وجود روش PBCC نیز می‌تواند به عنوان یك روش جایگزین و رقیب مطرح باشد.
كمیته 802.11h مسئول تهیه استانداردهای یكنواخت و یكپارچه برای توان مصرفی و نیز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.
فعالیت دو كمیته 802.11i و 802.11x در ابتدا برروی سیستم‌های مبتنی بر 802.11b تمركز داشت. این دو كمیته مسئول تهیه پروتكل‌های جدید امنیت هستند. استاندارد اولیه از الگوریتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كلید رمز نگاری به طول 40 و 128 بیت وجود دارد. WEP مشخصاً یك روش رمزنگاری است كه از الگوریتم RC4 برای رمزنگاری فریم‌ها استفاده می‌كند. فعالیت این كمیته در راستای بهبود مسائل امنیتی شبكه‌های محلی بی‌سیم است.

این استاندارد لایه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لایه فیزیكی (PHY) در یك شبكه محلی با اتصال بی‌سیم را دربردارد. جایگاه استاندارد 802.11 را در مقایسه با مدل مرجع نشان می‌دهد.

محیط‌های بی‌سیم دارای خصوصیات و ویژگی‌های منحصر به فردی می‌باشند كه در مقایسه با شبكه‌های محلی سیمی جایگاه خاصی را به این گونه شبكه‌ها می‌بخشد. به طور مشخص ویژگی‌های فیزیكی یك شبكه محلی بی‌سیم محدودیت‌های فاصله، افزایش نرخ خطا و كاهش قابلیت اطمینان رسانه، همبندی‌های پویا و متغیر، تداخل امواج، و عدم وجود یك ارتباط قابل اطمینان و پایدار در مقایسه با اتصال سیمی است. این محدودیت‌ها، استاندارد شبكه‌های محلی بی‌سیم را وا می‌دارد كه فرضیات خود را بر پایه یك ارتباط محلی و با بُرد كوتاه بنا نهد. پوشش‌های جغرافیایی وسیع‌تر از طریق اتصال شبكه‌های محلی بی‌سیم كوچك برپا می‌شود كه در حكم عناصر ساختمانی شبكه گسترده هستند. سیـّار بودن ایستگاه‌های كاری بی‌سیم نیز از دیگر ویژگی‌های مهم شبكه‌های محلی بی‌سیم است. در حقیقت اگر در یك شبكه محلی بی‌سیم ایستگاه‌های كاری قادر نباشند در یك محدودهعملیاتی قابل قبول و همچنین میان سایر شبكه‌های بی‌سیم تحرك داشته باشد، استفاده از شبكه‌های محلی بی‌سیم توجیه كاربردی مناسبی نخواهد داشت.

از سوی دیگر به منظور حفظ سازگاری و توانایی تطابق و همكاری با سایر استانداردها، لایهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد 802.11 می‌بایست از دید لایه‌های بالاتر مشابه یك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد 802 عمل كند. بدین خاطر لایه MAC در این استاندارد مجبور است كه سیـّاربودن ایستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از دید لایه‌های بالاتر استاندارد این سیـّاربودن احساس نشود. این نكته سبب می‌شود كه لایهMAC در این استاندارد وظایفی را بر عهده بگیرد كه معمولاً توسط لایه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع این استاندارد لایه‌های فیزیكی و پیوند داده جدیدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لایه فیزیكی جدید از فركانس‌های رادیویی به عنوان رسانهانتقال بهره می‌برد. شكل1-4، جایگاه این دو لایه در مدل مرجع OSI را در كنار سایر پروتكل‌های شبكه سازی نشان می‌دهد. همانگونه كه در این شكل مشاهده می‌شود وجود این دولایه از دید لایه‌های فوقانی شفاف است

برای كسب اطلاعات بیشتر در خصوص گروه‌های كاری IEEE 802.11 می‌توانید به نشانی http://www.ieee802.org/11 مراجعه كنید. علاوه بر استاندارد IEEE 802.11-1999 دو الحاقیه IEEE 802.11a و IEEE 802.11b تغییرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اولیه اضافه كرده است كه در ادامه این مقاله به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

2.معماری شبكه‌های محلی بی‌سیم
معماری 802.11 از عناصر ساختمانی متعددی تشكیل شده است كه در كنار هم، سـّیار بودن ایستگاه‌های كاری را پنهان از دید لایه‌های فوقانی برآورده می‌سازد. ایستگاه بی‌سیم یا به اختصار ایستگاه (STA)، بنیادی‌ترین عنصر ساختمانی در یك شبكه محلی بی‌سیم است. یك ایستگاه، دستگاهی است كه بر اساس تعاریف و پروتكل‌های 802.11 (لایه‌های MAC و PHY) عمل كرده و به رسانه بی‌سیم متصل است. توجه داشته باشید كه براساس تعریف كلاسیكِ شبكه‌های كامپیوتری، یك شبكه كامپیوتری مجموعه‌ای از كامپیوترهای مستقل و متصل است كه منظور از اتصال در این تعریف، توانایی جابجایی و مبادله پیام‌ها است. ایستگاه‌های كاری بی‌سیم امروزی عمدتاً به صورت مجموعه سخت‌افزاری/نرم‌افزاری كارت‌های شبكه بی‌سیم پیاده‌سازی می‌شوند. همچنین یك ایستگاه می‌تواند یك كامپیوتر قابل حمل، كامپیوتر كفدستی و یا یك نقطه دسترسی باشد. نقطه دسترسی در واقع در حكم پلی است كه ارتباط ایستگاه‌های بی‌سیم را با سیستم توزیع یا شبكه سیمی برقرار می‌سازد. كوچكترین عنصر ساختمانی شبكه‌های محلی بی‌سیم در استاندارد 802.11 مجموعه سرویس پایه یا BSS نامیده می‌شود. در واقع BSS مجموعه‌ای از ایستگاه‌های بی‌سیم است.

2-1- همبندی‌های 802.11
در یك تقسیم بندی كلی می‌توان دو همبندی را برای شبكه‌های محلی بی‌سیم در نظر گرفت. سـاده‌ترین همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد 802.11، IBSS است. در این همبندی ایستگاه‌ها از طریق رسانه بی‌سیم به صورت نظیر به نظیر با یكدیگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پیام) از تجهیزات یا ایستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در این همبندی به سبب محدودیت‌های فاصله هر ایستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ایستگاه‌های دیگر در تماس باشد. به این ترتیب شرط اتصال مستقیم در همبندی IBSS آن است كه ایستگاه‌ها در محدوده عملیاتی بی‌سیم یا همان بُرد شبكه بی‌سیم قرار داشته باشند. شكل 2-1 همبندی IBSSرا نشان می‌دهد.

همبندی دیگر زیرساختار است. در این همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ایستگاه‌های موجود در یك مجموعه سرویس را به سیستم توزیع متصل می‌كند. در این هم بندی تمام ایستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گیرند و اتصال مستقیم بین ایستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظیفه دارد فریم‌ها (قاب‌های داده) را بین ایستگاه‌ها توزیع و پخش كند. شكل 2-2 همبندی زیرساختار را نشان می‌دهد.

شكل2-2- همبندی زیرساختار در دوگونه BSS و ESS

در این هم بندی سیستم توزیع، رسانه‌ای است كه از طریق آن نقطه دسترسی (AP) با سایر نقاط دسترسی در تماس است و از طریق آن می‌تواند فریم‌ها را به سایر ایستگاه‌ها ارسال نماید. از سوی دیگر می‌تواند بسته‌ها را در اختیار ایستگاه‌های متصل به شبكه سیمی نیز قراردهد. در استاندارد 802.11 توصیف ویژه‌ای برای سیستم توزیع ارائه نشده است، لذا محدودیتی برای پیاده سازی سیستم توزیع وجود ندارد، در واقع این استاندارد تنها خدماتی را معین می‌كند كه سیستم توزیع می‌بایست ارائه نماید. بنابراین سیستم توزیع می‌تواند یك شبكه 802.3 معمولی و یا دستگاه خاصی باشد كه سرویس توزیع مورد نظر را فراهم می‌كند.
استاندارد 802.11 با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملیاتی شبكه را گسترش می‌دهد. این همبندی به شكل مجموعه سرویس گسترش یافته (ESS) بر پا می‌شود. در این روش یك مجموعه گسترده و متشكل از چندین BSS یا مجموعه سرویس پایه از طریق نقاط دسترسی با یكدیگر در تماس هستند و به این ترتیب ترافیك داده بین مجموعه‌های سرویس پایه مبادله شده و انتقال پیام‌ها شكل می‌گیرد. در این همبندی ایستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملیاتی بزرگ‌تری گردش نمایند. ارتباط بین نقاط دسترسی از طریق سیستم توزیع فراهم می‌شود. در واقع سیستم توزیع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سیم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سیم یا شبكه‌های سیمی شكل گیرد. سیستم توزیع در هر نقطه دسترسی به عنوان یك لایه عملیاتی ساده است كه وظیفه آن تعیین گیرنده پیام و انتقال فریم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در این همبندی آن است كه تجهیزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ایستگاه‌های سیـّار داخل ESS را صرفنظر از پویایی و تحركشان به صورت یك شبكه منفرد در سطح لایه MAC تلقی می‌كنند. به این ترتیب پروتكل‌های رایج شبكه‌های كامپیوتری كوچكترین تأثیری از سیـّار بودن ایستگاه‌ها و رسانه بی‌سیم نمی‌پذیرند. جدول 2-1 همبندی‌های رایج در شبكه‌های بی‌سیم مبتنی بر 802.11 را به اختصار جمع بندی می‌كند.

802.11 Topologies
Independent Basic Service Set (IBSS)
(“Ad Hoc” or “Peer to Peer”) Infrastructure

Basic Service Set (BSS)
Extended Service Set (ESS)

2-2- خدمات ایستگاهی
بر اساس این استاندارد خدمات خاصی در ایستگاه‌های كاری پیاده‌سازی می‌شوند. در حقیقت تمام ایستگاه‌های كاری موجود در یك شبكه محلی مبتنی بر 802.11 و نیز نقاط دسترسی موظف هستند كه خدمات ایستگاهی را فراهم نمایند. با توجه به اینكه امنیت فیزیكی به منظور جلوگیری از دسترسی غیر مجاز بر خلاف شبكه‌های سیمی، در شبكه‌های بی‌سیم قابل اعمال نیست استاندارد 802.11 خدمات هویت سنجی را به منظور كنترل دسترسی به شبكه تعریف می‌نماید. سرویس هویت سنجی به ایستگاه كاری امكان می‌دهد كه ایستگاه دیگری را شناسایی نماید. قبل از اثبات هویت ایستگاه كاری، آن ایستگاه مجاز نیست كه از شبكه بی‌سیم برای تبادل داده استفاده نماید. در یك تقسیم بندی كلی 802.11 دو گونه خدمت هویت سنجی را تعریف می‌كند:
– Open System Authentication
– Shared Key Authentication

روش اول، متد پیش فرض است و یك فرآیند دو مرحله‌ای است. در ابتدا ایستگاهی كه می‌خواهد توسط ایستگاه دیگر شناسایی و هویت سنجی شود یك فریم مدیریتی هویت سنجی شامل شناسه ایستگاه فرستنده، ارسال می‌كند. ایستگاه گیرنده نیز فریمی در پاسخ می‌فرستد كه آیا فرستنده را می‌شناسد یا خیر. روش دوم كمی پیچیده‌تر است و فرض می‌كند كه هر ایستگاه از طریق یك كانال مستقل و امن، یك كلید مشترك سّری دریافت كرده است. ایستگاه‌های كاری با استفاده از این كلید مشترك و با بهره‌گیری از پروتكلی موسوم به WEP اقدام به هویت سنجی یكدیگر می‌نمایند. یكی دیگر از خدمات ایستگاهی خاتمه ارتباط یا خاتمه هویت سنجی است. با استفاده از این خدمت، دسترسی ایستگاهی كه سابقاً مجاز به استفاده از شبكه بوده است، قطع می‌گردد.
در یك شبكه بی‌سیم، تمام ایستگاه‌های كاری و سایر تجهیزات قادر هستند ترافیك داده‌ای را “بشنوند” – در واقع ترافیك در بستر امواج مبادله می‌شود كه توسط تمام ایستگاه‌های كاری قابل دریافت است. این ویژگی سطح امنیتی یك ارتباط بی‌سیم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به همین دلیل در استاندارد 802.11 پروتكلی موسوم به WEP تعبیه شده است كه برروی تمام فریم‌های داده و برخی فریم‌های مدیریتی و هویت سنجی اعمال می‌شود. این استاندارد در پی آن است تا با استفاده از این الگوریتم سطح اختفاء وپوشش را معادل با شبكه‌های سیمی نماید.

2-3-خدمات توزیع
خدمات توزیع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سیستم توزیع را مهیا می‌سازد. معمولاً خدمات توزیع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزیع در این استاندارد عبارتند از:
– پیوستن به شبكه
– خروج از شبكه بی‌سیم
– پیوستن مجدد
– توزیع
– مجتمع سازی

سرویس اول یك ارتباط منطقی میان ایستگاه سيّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ایستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بایست با یك نقطه دسترسی برروی سیستم میزبان مرتبط گردد. این عضویت، به سیستم توزیع امكان می‌دهد كه فریم‌های ارسال شده به سمت ایستگاه سيّار را به درستی در اختیارش قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سیم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهیم اجباراً ارتباط ایستگاه سيّار را از نقطه دسترسی قطع كنیم و یا هنگامی كه ایستگاه سيّار بخواهد خاتمه نیازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرویس پیوستن مجدد هنگامی مورد نیاز است كه ایستگاه سيّار بخواهد با نقطه دسترسی دیگری تماس بگیرد. این سرویس مشابه “پیوستن به شبكه بی‌سیم” است با این تفاوت كه در این سرویس ایستگاه سيّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جدیدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پیوستن مجدد با توجه به تحرك و سيّار بودن ایستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. این اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جدید كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فریم‌های بافر شده احتمالی را دریافت كند كه به مقصد این ایستگاه سيّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرویس توزیع فریم‌های لایه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرویسی است كه شبكه محلی بی‌سیم را به سایر شبكه‌های محلی و یا یك یا چند شبكه محلی بی‌سیم دیگر متصل می‌كند. سرویس مجتمع سازی فریم‌های 802.11 را به فریم‌هایی ترجمه می‌كند كه بتوانند در سایر شبكه‌ها (به عنوان مثال 802.3) جاری شوند. این عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فریم‌های سایر شبكه‌ها نیز به فریم‌های 802.11 ترجمه شده و از طریق امواج در اختیار ایستگاه‌های كاری سيّار قرار می‌گیرند.

2-4- دسترسی به رسانه
روش دسترسی به رسانه در این استاندارد CSMA/CA است كه تاحدودی به روش دسترسی CSMA/CD شباهت دارد. در این روش ایستگاه‌های كاری قبل از ارسال داده كانال رادیویی را كنترل می‌كنند و در صورتی كه كانال آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كنند. در صورتی كه كانال رادیویی اشغال باشد با استفاده از الگوریتم خاصی به اندازه یك زمان تصادفی صبر كرده و مجدداً اقدام به كنترل كانال رادیویی می‌كنند. در روش CSMA/CA ایستگاه فرستنده ابتدا كانال فركانسی را كنترل كرده و در صورتی كه رسانه به مدت خاصی موسوم به DIFS آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كند. گیرنده فیلد كنترلی فریم یا همان CRC را چك می‌كند و سپس یك فریم تصدیق می‌فرستد. دریافت تصدیق به این معنی است كه تصادمی بروز نكرده است. در صورتی كه فرستنده این تصدیق را دریافت نكند، مجدداً فریم را ارسال می‌كند. این عمل تا زمانی ادامه می‌یابد كه فریم تصدیق ارسالی از گیرنده توسط فرستنده دریافت شود یا تكرار ارسال فریم‌ها به تعداد آستان‌های مشخصی برسد كه پس از آن فرستنده فریم را دور می‌اندازد.
در شبكه‌های بی‌سیم بر خلاف اِتِرنت امكان شناسایی و آشكار سازی تصادم به دو علت وجود ندارد:
1. پیاده سازی مكانیزم آشكار سازی تصادم به روش ارسال رادیویی دوطرفه نیاز دارد كه با استفاده از آن ایستگاه سيّار بتواند در حین ارسال، سیگنال را دریافت كند كه این امر باعث افزایش قابل توجه هزینه می‌شود.
2. در یك شبكه بی‌سیم، بر خلاف شبكه‌های سیمی، نمی‌توان فرض كرد كه تمام ایستگاه‌های سيّار امواج یكدیگر را دریافت می‌كنند. در واقع در محیط بی‌سیم حالاتی قابل تصور است كه به آنها نقاط پنهان می‌گوییم. در شكل زیر ایستگاه‌های كاری “A” و “B” هر دو در محدوده تحت پوشش نقطه دسترسی هستند ولی در محدوده یكدیگر قرار ندارند.

شكل 2-3- روزنه‌های پنهان
برای غلبه بر این مشكل، استاندارد 802.11 از تكنیكی موسوم به اجتناب از تصادم و مكانیزم تصدیق استفاده می‌كند. همچنین با توجه به احتمال بروز روزنه‌های پنهان و نیز به منظور كاهش احتمال تصادم در این استاندارد از روشی موسوم به شنود مجازی رسانه یا VCS استفاده می‌شود. در این روش ایستگاه فرستنده ابتدا یك بسته كنترلی موسوم به تقاضای ارسال حاوی نشانی فرستنده، نشانی گیرنده، و زمان مورد نیاز برای اشغال كانال رادیویی را می‌فرستد. هنگامی كه گیرنده این فریم را دریافت می‌كند، رسانه را كنترل می‌كند و در صورتی كه رسانه آزاد باشد فریم كنترلی CTS را به نشانی فرستنده ارسال می‌كند. تمام ایستگاه‌هایی كه فریم‌های كنترلی RTS/CTS را دریافت می‌كنند وضعیت كنترل رسانه خود موسوم به شاخصNAV را تنظیم می‌كنند. در صورتی كه سایر ایستگاه‌ها بخواهند فریمی را ارسال كنند علاوه بر كنترل فیزیكی رسانه (كانال رادیویی) به پارامتر NAV خود مراجعه می‌كنند كه مرتباً به صورت پویا تغییر می‌كند. به این ترتیب مشكل روزنه‌های پنهان حل شده و تصادم‌ها نیز به حداقل مقدار می‌رسند. شكل 2-4 زمان‌بندی RTS/CTS و وضعیت سایر ایستگاه‌ها را نشان می‌دهد.

2-5- لایه فیزیكی
در این استاندارد لایه فیزیكی سه عملكرد مشخص را انجام می‌دهد. اول آنكه رابطی برای تبادل فریم‌های لایه MAC جهت ارسال و دریافت داده‌ها فراهم می‌كند. دوم اینكه با استفاده از روش‌های تسهیم فریم‌های داده را ارسال می‌كند و در نهایت وضعیت رسانه (كانال رادیویی) را در اختیار لایه بالاتر (MAC) قرار می‌دهد. سه تكنیك رادیویی مورد استفاده در لایه فیزیكی این استاندارد به شرح زیر می‌باشند:
• استفاده از تكنیك رادیویی DSSS
• استفاده از تكنیك رادیویی FHSS
• استفاده از امواج رادیویی مادون قرمز

در این استاندار لایه فیزیكی می‌تواند از امواج مادون قرمز نیز استفاده كند. در روش ارسال با استفاده از امواج مادون قرمز، اطلاعات باینری با نرخ 1 یا 2 مگابیت در ثانیه و به ترتیب با استفاده از مدولاسیون 16-PPM و 4-PPMمبادله می‌شوند.

2-5-1-ویژگی‌های سیگنال‌های طیف گسترده
عبارت طیف گسترده به هر تكنیكی اطلاق می‌شود كه با استفاده از آن پهنای باند سیگنال ارسالی بسیار بزرگ‌تر از پهنای باند سیگنال اطلاعات باشد. یكی از سوالات مهمی كه با در نظر گرفتن این تكنیك مطرح می‌شود آن است كه با توجه به نیاز روز افزون به پهنای باند و اهمیت آن به عنوان یك منبع با ارزش، چه دلیلی برای گسترش طیف سیگنال و مصرف پهنای باند بیشتر وجود دارد. پاسخ به این سوال در ویژگی‌های جالب توجه سیگنال‌های طیف گسترده نهفته است. این ویژگی‌های عبارتند از:
– پایین بودن توان چگالی طیف به طوری كه سیگنال اطلاعات برای شنود غیر مجاز و نیز در مقایسه با سایر امواج به شكل اعوجاج و پارازیت به نظر می‌رسد.
• مصونیت بالا در مقابل پارازیت و تداخل
• رسایی با تفكیك پذیری و دقت بالا
• امكان استفاده در CDMA

مزایای فوق كمیسیون FCC را بر آن داشت كه در سال 1985 مجوز استفاده از این سیگنال‌ها را با محدودیت حداكثر توان یك وات در محدوده ISM صادر نماید.

2-5-2-سیگنال‌های طیف گسترده با جهش فركانسی
در یك سیستم مبتنی بر جهش فركانسی، فركانس سیگنال حامل به شكلی شبه تصادفی و تحت كنترل یك تركیب كننده تغییر می‌كند. شكل 2-5 این تكنیك را در قالب یك نمودار نشان می‌دهد

PN-CODE= Pseudonoise code

در این شكل سیگنال اطلاعات با استفاده از یك تسهیم كننده دیجیتال و با استفاده از روش تسهیم FSK تلفیق می‌شود. فركانس سیگنال حامل نیز به شكل شبه تصادفی از محدوده فركانسی بزرگ‌تری در مقایسه با سیگنال اطلاعات انتخاب می‌شود. با توجه به اینكه فركانس‌های pn-code با استفاده از یك ثبات انتقالی همراه با پس خور ساخته می‌شوند، لذا دنباله فركانسی تولید شده توسط آن كاملا تصادفی نیست و به همین خاطر به این دنباله، شبه تصادفی می‌گوییم.

بر اساسی مقررات FCC و سازمان‌های قانون گذاری، حداكثر زمان توقف در هر كانال فركانسی 400 میلی ثانیه است كه برابر با حداقل 2.5 جهش فركانسی در هر ثانیه خواهد بود. در استاندارد 802.11 حداقل فركانس جهش در آمریكای شمالی و اروپا 6 مگاهرتز و در ژاپن 5 مگاهرتز می‌باشد.

2-5-3-سیگنال‌های طیف گسترده با توالی مستقیم
اصل حاكم بر توالی مستقیم، پخش یك سیگنال برروی یك باند فركانسی بزرگتر از طریق تسهیم آن با یك امضاء یا كُد به گونه‌ای است كه نویز و تداخل را به حداقل برساند. برای پخش كردن سیگنال هر بیت واحد با یك كُد تسهیم می‌شود. در گیرنده نیز سیگنال اولیه با استفاده از همان كد بازسازی می‌گردد. در استاندارد 802.11 روش مدولاسیون مورد استفاده در سیستم‌های DSSS روش تسهیم DPSK است. در این روش سیگنال اطلاعات به شكل تفاضلی تهسیم می‌شود. در نتیجه نیازی به فاز مرجع برای بازسازی سیگنال وجود ندارد.
از آنجا كه در استاندارد 802.11 و سیستم DSSS از روش تسهیم DPSK استفاده می‌شود، داده‌های خام به صورت تفاضلی تسهیم شده و ارسال می‌شوند و در گیرنده نیز یك آشكار ساز تفاضلی سیگنال‌های داده را دریافت می‌كند. در نتیجه نیازی به فاز مرجع برای بازسازی سیگنال وجود ندارد. در روش تسهیم PSK فاز سیگنال حامل با توجه به الگوی بیتی سیگنال‌های داده تغییر می‌كند. به عنوان مثال در تكنیك QPSK دامنه سیگنال حامل ثابت است ولی فاز آن با توجه به بیت‌های داده تغییر می‌كند. جدول زیر ایده مدولاسیون فاز را نشان می‌دهد.

Symbols Bits Phase Modulation
1 00

2 01

3 10

4 11

در الگوی مدولاسیون QPSK چهار فاز مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و چهار نماد را پدید می‌آورند. واضح است كه در این روش تسهیم، دامنه سیگنال ثابت است. در روش تسهیم تفاضلی سیگنال اطلاعات با توجه به میزان اختلاف فاز و نه مقدار مطلق فاز تسهیم و مخابره می‌شوند. به عنوان مثال در روش pi/4-DQPSK، چهار مقدار تغییر فاز 3pi/4- ، 3pi/4، pi/4، و-pi/4 است. با توجه به اینكه در روش فوق چهار تغییر فاز به كار رفته است لذا هر نماد می‌تواند دو بیت را كُدگذاری نماید.

بیتهای فرد بیتهای زوج اختلاف فاز
1 1 -3pi/4
0 1 3 pi/4
0 0 Pi/4
1 0 -pi/4

در روش تسهیم طیف گسترده با توالی مستقیم مشابه تكنیك FH از یك كد شبه تصادفی برای پخش و گسترش سیگنال استفاده می‌شود. عبارت توالی مستقیم از آنجا به این روش اطلاق شده است كه در آن سیگنال اطلاعات مستقیماً توسط یك دنباله از كدهای شبه تصادفی تسهیم می‌شود. در این تكنیك نرخ بیتی شبه كُد تصادفی، نرخ تراشه نامیده می‌شود. در استاندارد 802.11 از كُدی موسوم به كُد باركر برای تولید كدها تراشه سیستم DSSS استفاده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی كدهای باركر خاصیت غیر تناوبی و غیر تكراری آن است كه به واسطه آن یك فیلتر تطبیقی دیجیتال قادر است به راحتی محل كد باركر را در یك دنباله بیتی شناسایی كند.
جدول زیر فهرست كامل كدهای باركر را نشان می‌دهد. همانگونه كه در این جدول مشاهده می‌شود كدهای باركر از 8 دنباله تشكیل شده است. در تكنیك DSSS كه در استاندارد 802.11 مورد استفاده قرار می‌گیرد، از كد باركر با طول 11 (N=11) استفاده می‌شود. این كد به ازاء یك نماد، شش مرتبه تغییر فاز می‌دهد و این بدان معنی است كه سیگنال حامل نیز به ازاء هر نماد 6 مرتبه تغییر فاز خواهد داد.

لازم به یادآوری است كه كاهش پیچیدگی سیستم ناشی از تكنیك تسهیم تفاضلی DPSK به قیمت افزایش نرخ خطای بیتی به ازاء یك نرخ سیگنال به نویز ثابت و مشخص است.

در این طراحی به هریك از سلول‌های همسایه یك كانال متفاوت اختصاص داده شده است و به این ترتیب تداخل فركانسی بین سلول‌های همسایه به حداقل رسیده است. این تكنیك همان مفهومی است كه در شبكه تلفنی سلولی یا شبكه تلفن همراه به كار می‌رود. نكتهجالب دیگر آن است كه این شبكه سلولی به راحتی قابل گسترش است. خوانندگان علاقمند می‌توانند دایره‌های جدید را در چهار جهت شبكه سلولی شكل فوق با فركانس‌های متمایز F1,F2,F3 ترسیم و گسترش دهند.
2-7- آنتن‌ها
در یكی تقسیم بندی كلی آنتن‌های مورد استفاده در استاندارد IEEE 802.11 به دو دسته: تمام جهت و نقطه به نقطه تقسیم می‌شوند. واضح است كه آنتن‌های تمام جهته با توجه به آنكه نیازی به تنظیم ندارند، راحت‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آنتن‌ها در اغلب كارت‌های شبكه (كارت‌های دسترسی) و نیز نقاط دسترسی یا ایستگاه‌های پایه بكار می‌روند.
این آنتن‌ها در فواصل كوتاه قابل استفاده هستند و برای بهره گیری در فواصل طولانی‌تر به تقویت كننده‌های خارجی نیاز دارند كه البته در بسیاری موارد استفاده از این تقویت كننده‌های خارجی میسر و یا قانونی نیست. از سوی دیگر آنتن‌های نقطه به نقطه یا خطی در كاربردهای خارجی استفاده می‌شوند و به تنظیم دقیق نیاز دارند. محدوده عملیاتی رایج در آنتن‌های تمام جهته 45 متر و محدوده عملیاتی آنتنهای نقطه به نقطه و توان بالا در حدود 40 كیلومتر است. در كاربردهایی كه استفاده از تقویت كننده بلا مانع است، این محدوده عملیاتی به شكل قابل توجهی افزایش یافته و تنها توسط خط دید (مسیر دید) محدود می‌شود. از جمله عوامل مهمی كه محدوده عملیاتی تجهیزات مبتنی بر IEEE 802.11 را تحت تأثیر قرار می‌دهد محل نصب نقاط دسترسی یا ایستگاه پایه و نیز تداخل رادیویی است. همانگونه كه پیشتر گفته شد، تجهیزات مبتنی بر این استاندارد سعی می‌كنند كه با بالاترین نرخ ارسال داده كار كنند و در صورت نیاز به سرعت‌های پایین‌تر برگردند.