القنوات الفيزيائية والقنوات المنطقية

######################
القنوات الفيزيائية والقنوات المنطقية:
Physical & Logical Channel:
######################

- كل شق زمني يعتبر قناة فيزيائية (physical channl)
أما الرسائل المنتقلة خلال القنوات الفيزيائية هي (logical channel).

مثال على ذلك:
ال physical ch تستخدم لعملية المرور (traffic)، لكن عملية المرور نفسها تتم باستخدام (traffic channel) التي هي قناة منطقية.

######################
القنوات المنطقية (logical channel):
######################

هناك نوعان من القنوات المنطقية في نظام اتصالات GSM:

1- (Traffic channel):
قنوات الحركة ويرمز لها ب TCH، تحمل مكالمة المشترك وبياناته في شكلها المشفر.
2- (Control channel):
قنوات التحكم ويرمز لها ب CCH، تحمل أوامر التأشير والتزامن بين المحطة الإذاعية والمحطة المتنقلة وتكون خاصة بالوصلة الهابطة.

######################
قنوات الحركة (TRAFFIC CHANNEL):
######################

حددت هذه القنوات باستعمال فريم متعدد (Multi-Frame) ذو 26frame.

(26 TDMA-Frame):
يكون طول هذا الفريم (120ms) يستخدم منها 24 للحركة traffic أي للمحادثة ومعلومات المشتركين.

ملاحظة:
في أي (frame) لا يستعمل (TS0) مع قنوات الحركة لأنه يكون محدد للقنوات.

######################
أنواع قنوات الحركة TCH:
######################

1- القناة ذات التدفق الكامل Full Rate Traffic Channel اختصار ب(TCH/F)، تستخدم لنقل بيانات المشترك وذلك بضغط هذة البيانات من (64Kbps) إلى (16Kbps)، وبمعدل تدفق مقداره (13kbps)، ومع إضافة تشفير القناة الخاص بنظام GSM يصبح معدل تدفق القناة (22.8kbps). وتكون بيانات المستخدم أي (المحادثة) في خانة زمنية واحدة (one time slot) في الفريم (frame).

2- القنوات ذات معدل التدفق النصفي Half Rate Traffic Channel اختصار ب (TCH/H)، التي تستخدم لنقل المحادثة الرقمية بمعدل تدفق (6.5kbps) وضغط الكلام من (64kbps) إلى (8kbps)، ومع إضافة تشفير القناة الخاص بنظام GSM يصبح معدل التدفق (11.4kbps).

*******************************
خواص القنوات في نظام ال GSM:
*******************************

1- تضاعف سعة النظام وذلك لاستخدامها مشفر الكلام ذي معدل التدفق النصفي فيزداد بذلك عدد المستخدمين الذي يمكن استيعابهم بنفس الوقت.
2- عند النقل على هذة القنوات فإن كل مشتركين اثنين سيستعملان نفس الخانة ويتم النقل بالتناوب على شكل فريمات أي مشتركين اثنين في شق زمني واحد.

*******************************
هيكلة فريمات قنوات الحركة Traffic Channel:
*******************************

* Super frame = 51Multi frame = 6.12s
* Multi frame = 26Frames = 120ms
* Frames = 8Time slots = 1.615ms
* Time slot = 156.25bits = 576.92µs

*******************************
تشفير القناة:
*******************************

يتم تشفير القناة لحماية خصوصية نظام GSM.
عينة الكلام الداخلة إلى ال GSM مكونة من أجزاء هي عينات كلام مشفر لفترة زمنية 20ms لكل عينة.

######################
قنوات التحكم (CONTROL CHANNELS):
######################

هي عبارة عن عدة قنوات منطقية موزعة في الزمن لتوفير التحكم المطلوب في نظام GSM.
عند اشتغال الجوال يقوم الجوال بعملية مسح كامل للحزام الترددي لاختيار القائمة الترددية التي تحتوي على ترددات الناقل المخصصة لهذا المشغل بالإضافة إلى أنها تقارن بين الإشارات لاختيار الناقل الأقوى.
يقوم الجوال بعد ذلك بعملية البحث عن القناة التي تحتوي على معلومات مهمة للجوال منها:

1- الهوية الحالية ID لـ (location area).
2- تزامن المعلومات وهوية الشبكة.

بدون هذة المعلومات الجوال لا يستطيع العمل مع الشبكة.
هذة المعلومات تبث بفترات زمنية منتظمة. هذا يقودنا إلى أن نطلق عليها اسم قنوات البث أو الإذاعة (BCCH) Broadcast Channel Information.

######################
أنواع قنوات التحكم CCH:
######################

1- قنوات البث BCH وتعني (Broadcast Channel).
2- قنوات التحكم المشتركة CCCH وتعني (Common Control Channel).
3- قنوات التحكم المخصصة DCCH وتعني (Dedicated Control Channel).

######################
1- قنوات البث (Broadcast Channel):
######################

جميع قنوات BCH يتم إرسالها من مرسل إلى عدة مستقبلات
وذلك عبر الوصلة الهابط (Downlink)، ولها عدة خواص:
1- في الوصلة الهابطة (downlink) تعمل على تردد خاص بحيث ترسل البيانات في الخانة الزمنية الأولى (TS0) فقط لبعض فريمات GSM.
2- يمكن تشبيه القناة بمنارة لكل جوال موجود في جوار المحطة الأرضية BTSs حتى يتعرف الجوال عليها ثم يرتبط بها إذا كانت هي الأقرب.
3- توفر القناة BCH التزامن synchronization لجميع الجوالات داخل الخلية cell كما يقوم الجوال في الخلية المجاورة باستكشافها بصورة دورية واستقبال مستوى طاقتها الذي على أساسه يقرر انتقال الارتباط من خلية إلى أخرى.

######################
2- قنوات التحكم المشتركة (Common Control Channel):
######################

جميع قنوات (CCCH) ترسل من المرسل إلى مستقبل واحد (point to point)، ولها عدة خواص:
1- هي قنوات تحكم ذات الاستعمال الأكثر شيوعا وتستعمل لنداء مشتركين محدودين بقنوات التأشير، وتستعمل طلبات الخدمة من قبل الجوالات.
2- تنتقل هذة القنوات على تردد قنوات البث BCH في الخانة الزمنية الأولى TS0 من كل فريم GSM في حالة عدم حجزه من طرف BCH أو كونه فريما شاغرا.

######################
3- قنوات التحكم المخصصة (Dedicated Control Channel):
######################

تشابه قنوات الحركة في أنها تستخدم في الاتجاهين الصاعد والهابط وتكون لها نفس الهيكلية والوظيفة في الوصلتين أیضا.

######################
أنواع قنوات البث (Broadcast Channel):
######################

وهي على ثلاثة أنواع:

*******************************
1- قناة البث للتحكم Broadcast Control Channel اختصار (BCCH):
*******************************

وهي قناة تحكم للوصلة الهابطة Downlink تستعمل لإرسال معلومات عامة إلى جميع المستخدمين MSs المتواجدین في الخلية ومن الضروري معرفة المعلومات قبل القيام بعملية الاتصال مثلا معلومات عن الخلایا المجاورة والترددات المستخدمة في الخلية الحالية ورمز المنطقة Location Area Identity اختصار (LAI)، وكذلك تستخدم ل:
- بث معلومات تخص تعریف الخلية مثل هيكلة قناة التحكم الحالية وتهيئة القنوات والازدحام داخل الخلية.
- تبث قائمة بالقنوات التي في حالة استعمال داخل الخلية.
- تحتل بيانات هذه القناة (في فريم التحكم المتعدد من فئة 51 أربعة فريمات من رقم 4 إلى رقم 5.

*******************************
2- قناة تصحيح التردد Frequency Correction Channel اختصار (FCCH):
*******************************

وهي عبارة عن جزء من بيانات خاصة تحتل الشق الزمن أو الخانة الزمنية TS0 في أول فريم GSM أي الفريم رقم صفر وتعاد كل عشرة فريمات في فريم قناة التحكم المتعدد. وتقوم أیضا بتوحيد تردد جهاز المشترك أي توحيده مع تردد المحطة القاعدية BSC.

*******************************
3- قناة التزامن Synchronization Channel اختصار (SCH):
*******************************

- تحمل بالخانة الزمنية الأولى TS0 في الفريم الموالي مباشرة لفريم ال FCCH.
- تستعمل لتعریف المحطة القاعدية التي تقدم الخدمة.
- تمكن الموبايل من التزامن مع المحطة القاعدية.
- تحتوي على رمز تعریف المحطة القاعدية BSIC الذي یحدد تلك المحطة بشكل فرید في نظام GSM.
- ترسل هذه القناة مرة كل عشرة فريمات في فريم قناة التحكم المتعدد من فئة (51).

######################
أنواع قنوات التحكم المشتركة (Common Control Channel):
######################

وهي على ثلاثة أنواع:

*******************************
1- قناة النداء Paging channel اختصار (PCH):
*******************************

- وهي القناة التي توصل النداء من المحطة القاعدية إلى الموبايل في الخلية.
- تقوم بتنبيه موبايل محدد بقدوم مكالمة من شبكة الهاتف الثابت.
- تنقل رمز تعریف المشترك العالمي IMSI للمشترك المطلوب.
- تنقل بالتوازي طلب للموبايل المطلوب بإرجاع الإفادة بالقبول عن طريق القناة RACH.
- يمكن استعمال هذه القناة في الحالات البديلة للبث داخل الخلية لرسائل نصية لجميع المشتركين وذلك كجزء من خدمة الرسائل القصيرة المتاحة في نظام GSM.

*******************************
2- قناة المسار العشوائي Random Access Channel اختصار (RACH):
*******************************

تستعمل من قبل طرفين:

الأول: الموبایل (المحطة المتنقلة) MS.
1- لنقل تعریف الموبایل على النداء الخاص والذي تبثه القناة PCH.
2- لبدء المحادثة.

الثاني: المحطة القاعدية BSC.
يجب أن تجيب المحطة القاعدية على إرسال RACH وذلك برصد قناة حركة للمحطة وإلحاق بنفس الوقت ما يسمى قناة مخصصة قائمة بذاتها Stand Alone Dedicated Control Channel اختصار (SDCCH). وذلك لاستخدامها للتأشير أثناء المحادثة ویتم تأكيد هذا الربط عن طریق قناة Access Grand Channel اختصار (AGCH).

*******************************
3- قناة ضمان المسار Access Grand Channel اختصار (AGCH):
*******************************

وهي تستعمل من طرف المحطة القاعدیة لتهيئة الربط من قبل الموبایل كما تحمل هذه القناة بيانات الموبایل للعمل على قناة فيزیائية معينة متحدة مع قناة تحكم مخصصة AGCH هي آخر رسالة من نوع CCCH ترسلها المحطة القاعدیة قبل أن ینتقل المشترك من قناة التحكم إلى قناة الحركة، هذه القناة تستخدمها المحطة القاعدیة للإجابة على ال RACH التي یكون قد أرسلها الموبایل في فريم CCCH.

######################
أنواع القنوات المخصصة (Dedicated Control Channel):
######################

وهي على ثلاثة أنواع:

*******************************
1- قناة تحكم مخصصة قائمة بذاتها Stand Alone Dedicated Control Channel اختصار (SDCCH):
*******************************

وهي قنوات تحمل بيانات التأشير مباشرة بعد الربط بين الموبايل MS والمحطة القاعدية BTS ومركز المبدل MSC قبل أن تصدر المحطة القاعدية قناة حركة خاصة للموبايل. فهي تضمن بقاء الموبايل والمحطة القاعدية مرتبطتين أثناء تحقق المحطة القاعدية ومركز المبدل MSC من وحدة المشترك ورصد الموارد المنتقلة.
فقناة SDCCH تستعمل عندما تنقل معلومات الهوية لبيانات المشترك ورسائل التنبيه (ليس المحادثة) وذلك أثناء قيام الموبايل بتثبيت التزامن مع الفريم وانتظارها للحصول على قناة حركة (PCH). فقنوات SDCCH یمكن أن تحدد قنوات فيزیائية خاصة بها أو یمكن أن تحتل الخانة صفر من قناة BCH إذا كان الطلب على هذه القناة الأخيرة أو قناة CCCH قليلا.

*******************************
2- قناة التحكم المرتبطة البطيئة Slow Associated Control Channel اختصار (SACCH):
*******************************

وهي قنوات تكون دائما مصاحبة إما لقناة الحركة أو قناة ال SDCCH وتشكل على نفس القناة الفيزيائية. ولذلك فإن كل القنوات الترددية تحمل بيانات قناة ال SACCH لكل مستخدميها الحاليين وهي تنقل معلومات عامة بين الموبايل والمحطة القاعدية وفي الوصلة الهابطة تستعمل هذه القناة لإرسال المعلومات المتغيرة بانتظام وببطء إلى الموبایل، مثل الأوامر المتعلقة بمستوى طاقة الإرسال وأوامر التقدم الزمني Time Advance Instructions المتعلقة بكل مستخدم على القناة الترددية أما في الوصلة الصاعدة فإن ال SDCCH تنقل معلومات حول قوة الإشارة المستقبلة وجودة قناة الحركة TCH وكذلك نتائج قياسات قنوات البث BCH للخلايا المجاورة. تكون قناة ال SDCCH محمولة في الفريم الثالث عشر من كل فريم متعدد خاص بالمحادثة/قناة التحكم المخصصة.

*******************************
3- قناة التحكم المرتبطة السریعة Fast Associated Control Channel اختصار (SFCCH):
*******************************

هذه القنوات تحمل الرسائل العاجلة وتحوي في الأساس نفس نوع المعلومات التي
تحملها القناة البطيئة SDCCH وتتحد قنوات ال FACCH عندما لا یكون هنالك تحديد سابق لقنوات SDCCH لمستخدم معين وتكون هنالك معلومة ملحة كطلب الانتقال بين الخلايا وقناة ال FACCH تتسلل إلى الخانة الزمنية بسرقة فريمات من قناة الحركة المصاحبة لها وذلك بوضع بتات bits خاصة في قناة الحركة TCH للوصلة الصاعدة وإذا وضعت هذه البتات فإن الخانة الزمنية تلك تسمى خانة بيانات القناة FACCH وليس TCH لذلك الفريم.

#مقتبس_من_بحث_المهندس_علاء_صالح_عبد_الطائي_العراق.