الاتصالات النقالة عبر الإنترنت
اتصالات نقاله عبر انترنت
Mobile over internet protocol (MoIP) - Communications mobiles sur internet
الاتصالات النقالة عبر الإنترنت
ياسر جعمور
الاتصالات النقالة عبر الإنترنت، أو الاتصالات النقالة عبر بروتوكول الإنترنت Mobile Communications over Internet Protocol( و يرمز لها اختصاراً بـMoIP ) هي وظيفة التَـنَـقُّـلِـيَّة mobilization لكلِّ اتصالات النِّـدّ لِـنِدّ peer-to-peer communication (صوت-معطيات-وسائط متعددة ونحوها) باستخدام شبكات ابتِـدال الرُّزَم packet switching عبر تطبيقات الاتصالات النقالة القياسية، ومنها اتصالات الجيل الثالث G3 واتصالات الخدمات اللاسلكية بالرزمة االعامة و(GPRS)general packet radio services و شبكات الأمانة اللاسلكية (WiFi) ة wireless fidelity وشبكات التشغيل البيني العالمية للنفاذ بالأمواج المِكروية worldwide interoperability for microwave access (WiMax).
وقد اصطُلح –تجاوزاً- على تسمية الاتصالات النقالة عبر الإنترنت بهذا الاسم للدلالة على وظائف الاتصالات النقالة عبر شبكات ابتدال الرزم؛ لأن أكثر شبكات ابتدال الرزم انتشاراً واتساعاً هي شبكات بروتوكول الإنترنت IP .
تتخذ الاتصالات النقالة عبر الإنترنت شكل تطبيقات محلية (وظائف تُنفّذ برمجياً) على أجهزة الاتصالات النقالة للمستخدمين، وتُستخدم لإجراء جميع الاتصالات عبر وصلة الإنترنت التي تُعدّ القناة الأساسية primary channel.
يجري-نموذجياً- تنفيذ تطبيقات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت من دون الاعتماد على أي عتاديات hardware مخصّصة لها، وتتميز بإتاحة الاتصال المستمر بالزمن الحقيقي للمستخدم عن طريق شبكات الإنترنت اللاسلكية أو بالنفاذ إلى شبكة الإنترنت الثابتة، وهذا ما يحقق من حيث المبدأ توفيراً للمستخدم في تكاليف الاتصال؛ بإجراء الاتصال عبر الإنترنت بدلاً من شبكة الاتصالات الخلوية. تُصمّم هذه التطبيقات على نحو أمثلي لأجهزة الاتصالات النقالة؛ بدلاً من الحواسيب.
يجري تصميم تطبيقات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت برمجياً من دون التقيد بأي مواصفات عتادية، وضمن حدود إمكانات الأداء لأحدث أجهزة الاتصالات النقالة للمستخدمين. تتنافس الشركات المصنِّعة لأجهزة الاتصالات النقالة وشركات تزويد الخدمات وشركات التشغيل فيما بينها منافسةً إيجابية تؤدي من حيث النتيجة إلى تطويرٍ متسارع في تطبيقات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت.
يُتوقع أن الدور الأكبر سيكون لشركات تزويد الخدمات القادرة على توفير خدمات المشتركين بأسرع وقت للتسوق time to market مع طيف واسع من هذه الخدمات، ويمكن تصميمها وتنفيذها (على شكل تطبيقات برمجية) بحسب الطلب في الأسواق ذات العلاقة.
يكمن التحدي لشركات تصنيع أجهزة الاتصالات النقالة الأكثر توافقاً مع تطبيقات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت في ثلاثة جوانب أساسية: الأداء العالي، وخفض استهلاك الاستطاعة، وإمكانات العرض display.
تقوم شركات التشغيل لشبكات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت بتحقيق التطبيق المطلوب من المستخدم وشحنه برمجياً على جهازه النقال؛ وذلك باستخدام أربع وسائل رئيسية: التحميل download المباشر على الجهاز لدى مراكز خدمة المستخدمين، والتحميل باستخدام البطاقة الذكية smart card، والتحميل باستخدام الإنترنت، والتحميل لاسلكياً (OTA)اً over-the-air عبر الشبكة نفسها للاتصالات النقالة عبر الإنترنت.
تزداد خطورة المهدّدات في شبكات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت؛ لكون التطبيقات برمجية مستقلة عن أي عتاديات في جهاز الاتصال النقال خاصةً. وهذا يُـبرز أهمية الجوانب المتعلقة بأمن شبكات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت وتطبيقاتها وحمايتها.
يجري في شبكات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت تحقيق الاتصال بين مكوّنات شبكة الاتصال النقال بتنفيذ مداولة transaction باستخدام بروتوكول الإنترنت، وذلك بحسب بنيان شبكة الاتصال النقال. ففي شبكات الاتصالات النقالة للجيل الثالث مثلاً؛ يجري تحقيق الاتصال بين مركز الابتدال النقال mobile switching center
(MSC) وجهاز الاتصال النقال-عبر المحطة القاعدية (BTSء) base station وكذلك الاتصال بين مراكز الابتدال النقال MSCs؛ بتخصيص وصلة بروتوكول الإنترنت لكل عملية اتصال. يجري ذلك عن طريق مكوّنات مساعدة تحقق وظائف البروتوكولات الأساسية للاتصالات النقالة عبر الإنترنت. هذه المكونات المساعدة هي أساساً عبَّـارات gateways وبوابات gatekeepers.
تختلف الاتصالات النقالة عبر الإنترنت عن الاتصالات الصوتية عبر الإنترنت VoIP. فالاتصالات الصوتية عبر الإنترنت هي تطبيقات يجري النفاذ إليها عبر المبدّل switchأ( أو عبر الهاتف النقال) باستخدام البنية التحتية للاتصالات الصوتية عبر الإنترنت.
وتختلف الاتصالات النقالة عبر الإنترنت عن بروتوكول الإنترنت النقال؛ فبروتوكول الإنترنت النقال هو بروتوكول اتصالات قياسي مصمَّم لإتاحة إمكان تنقل مستخدمي أجهزة الاتصالات النقالة من شبكة إلى أخرى مع الحفاظ على العنوان الدائم نفسه لبروتوكول الإنترنت.
تعتمد تطبيقات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت على بروتوكولات الاتصالات بابتدال الرزم، حيث يُعبّر عنها ببروتوكولات الإنترنت IP ؛ وهي الأكثر شيوعاً. وتتركز البروتوكولات القياسية المستخدمة في الاتصالات النقالة عبر الإنترنت في البروتوكولات التي توفر أساسيات الاتصالات عبر الإنترنت للصوت والفيديو والمعطيات. وأشهر هذه البروتوكولات:
1- البروتوكول القياسي : H.323 ITU-T وهو بروتوكول صدر بتوصية من الاتحاد الدولي للاتصالات (ITUء)ا International Telecommunication Union ويُستخدم أساساً في الاتصالات النقالة عبر الإنترنت. يعرِّف هذا البروتوكول بروتوكولات جزئية للتزويد بجلسات sessions الاتصال للصوت والفيديو والمعطيات عبر أي شبكة اتصالات رزمية. يتخصص البروتوكول القياسي H.323 بوظائف التحكم والتشوير signaling للاتصال، ووظائف التحكم والنقل للوسائط المتعددة، ووظائف التحكم في عرض الحزمة bandwidth ؛ وذلك في حالة الاتصال النقطي point- to- pointواتصالات نقطة بالنقاط المتعددة point-to-multipoint .
يُستخدم هذا البروتوكول استخداماً واسعاً عبر العالم في تجهيزات اتصالات الصوت واجتماعات الفيديو عبر العديد من تطبيقات اتصالات الإنترنت بالزمن الحقيقي. وهو معتمد إلى حد كبير من شركات تزويد الخدمات ومؤسساته لتطبيقات الصوت والفيديو عبر شبكات بروتوكول الإنترنت.
تكمن قوة هذا البروتوكول في توفير التشغيل البيني interoperability لاتصالات الوسائط المتعددة على نحو خاص عبر الإنترنت؛ بقطع النظر عن قابلية جهاز الاتصال النقال للتوافق مع نمط معيّن من اتصالات الوسائط المتعددة.
تُعرَّف عدة عناصر في الشبكات التي تعتمد البروتوكولH.323 وتحقق هذه العناصر مجتمعة وظائف وإمكانيات زاخرة وغنية لاتصالات الوسائط المتعددة. ومن أهم هذه العناصر:
أ- طرفيات الاتصال النقال: وهي أجهزة الاتصال الخاصة بالمستخدمين، وتتفاوت إمكاناتها وتعقيدها بدءاً من الأجهزة النقالة لاتصالات الصوت عبر الإنترنت؛ وانتهاءً بالأجهزة النقالة المتطورة لاتصالات الوسائط المتعددة ذات الدقة العالية. يجري في هذه الأجهزة تطبيق جميع وظائف البروتوكول H.323 إضافة إلى البروتوكولات الأخرى المساعدة.
ب- وحدات التحكم المتعددة النقاط multipoint control units (رMCU) : توفر هذه الوحدات وظائف إدارة اجتماعات النقاط المتعددة، وتتكون بدورها من نوعين من الوحدات الجزئية المنطقية: متحكم النقاط المتعدد(MC)ة ةة multipoint controller ، ومعالج النقاط المتعددة (MP)د multipoint processor
ج- العبَّارات: وهي التجهيزات التي توفر إتاحة الاتصال بين الشبكات التي تعتمد البروتوكول H.323 وشبكات الاتصال الأخرى كشبكات الهاتف الثابت والشبكات الرقمية للخدمات المتكاملة ( Integrated Service Digital Network (ISDNتُستخدم هذه العبّارات حالياً على نطاق واسع من مزوّدي الخدمات لتحقيق الاتصال بين الهواتف الصوتية التقليدية وأجهزة الاتصالات النقالة الحديثة عبر الإنترنت.
وتُستخدم العبّارات أيضاً لتوفير الاتصال بين تجهيزات اجتماعات الفيديو التي تعتمد الاتصالات النقالة عبر الإنترنت وفق البروتوكول H.323 وتجهيزات اجتماعات الفيديو التي تعتمد بروتوكولات أخرى، كالبروتوكول H.230 والبروتوكول H.324 المستخدم في شبكات الجيل الثالث للاتصالات النقالة.
د- البوابات: وهي عناصر اختيارية توفر عدداً من الخدمات للطرفيات ووحدات التحكم المتعددة النقاط والعبّارات، كخدمات مَـيز العنوان address resolution والتحكم في السماحيات واستيقان authentication المستخدم. تأتي خدمات العنونة في مقدمة هذه الخدمات من حيث الأهمية، حيث توفر هذه الخدمة إمكان الاتصال بين طرفيتين من دون الحاجة إلى معرفة عناوين بروتوكول الإنترنت لكل منها للاتصال مع الأخرى.
2- البروتوكول القياسيH.225,0 ITU-T ي : يحقق هذا البروتوكول وظائف التسجيل والقبول والحالة (RAS)ة registration, admission and status بين أجهزة الاتصال النقال عبر الإنترنت التي تعتمد البروتوكول H.323 والبوابات، وذلك لتنفيذ خدمات العنونة والقبول والتحكم؛ فضلاً عن وظائف تشوير الاتصال عموماً.
3- البروتوكول القياسيQ.931 ITU-T ء: يُستخدم هذا البروتوكول أساساً في بروتوكول التحكم في الاتصالات في الشبكات الرقمية للخدمات المتكاملة، ويعتمد على افتراض الموثوقية العالية للطبقة الفيزيائية للاتصال. ويُستخدم بكثرة حديثاً في أجهزة الاتصالات التي تعتمد البروتوكول H.323؛ وأجهزة الاتصالات النقالة خاصةً.
4- البروتوكول القياسي H.245 ITU-T ء : و هو البروتوكول المتعلق بوظائف التحكم لاتصالات الوسائط المتعددة، ويوصف عمليات التراسل والإجرائيات المستخدمة في إنشاء القنوات المنطقية لاتصالات الصوت والمعطيات والفيديو وإيقافها.
5- البروتوكول القياسي للنقل بالزمن الحقيقي (RTP)ي real-time transport protocol: هو البروتوكول المستخدم في إرسال معلومات الوسائط المتعددة واستقبالها بين أي طرفي اتصال.
-6بروتوكولات الترميز/فك الترميز Codec: وهي شائعة الاستخدام في الاتصالات النقالة عبر الإنترنت لوظائف الترميز/فك الترميز للصوت والفيديو، وبوجه خاص تلك التي تعتمد البروتوكول H.323. تُستخدم البروتوكولات التالية في ترميز/فك ترميز الصوت:G.711 – G.729 – G.723,1 – G.722 – G.728. وتُستخدم البروتوكولات التالية في ترميز/فك ترميز الفيديو: H.261 – H.263 – H.264.
تتسارع تطبيقات وظائف الاتصالات النقالة عبر الإنترنت تسارعاً كبيراً مدفوعةً بالطلب المتزايد من الأسواق ذات العلاقة؛ ولاسيّما من حيث ميزة خفض كلفة الاتصال التي توفرها هذه التطبيقات؛ إضافةً إلى تحسين نوعية الاتصالات وزيادة الخدمات. ويؤدي ذلك إلى تفاوت في هذه الخدمات من حيث التكامل؛ وإلى مرونة في توفير خدمات مفصلة بحسب طلب المستخدم.
تؤدي المؤسسات البحثية دوراً أساسياً في هذا السياق، فبعد أن تم تقييس معظم وظائف الاتصالات النقالة عبر الإنترنت؛ يجري حالياً البحث في إيجاد أفضل الأساليب لتنفيذ هذه الوظائف وفق المقاييس المتعلقة بها.
فيما يلي بعض الأمثلة على تطبيقات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت:
1 - مشروع البرمجيات الوسطى middleware النقالة لاتصالات الإنترنت: وهو مشروع أوربي غايته تنفيذ تكامل لاتصالات الصوت والوسائط المتعددة عبر الإنترنت للجيلين الثاني والثالث للاتصالات النقالة. تم في هذا المشروع تطوير بنيان لاتصالات الوسائط المتعددة في الأجهزة النقالة عبر وصلات الإنترنت المتاحة، وتتغير الوظائف والأداء بحسب نوعية الوصلة المتاحة وبحسب نوعية الخدمة المطلوبة من المستخدم. زُود هذا البنيان بواجهة برمجية للتطبيقات application programming interface (API) مخصصة لشركات تزويد الخدمة، يمكن بوساطتها تنفيذ خدمات معيّنة بحسب الطلب.
2- إدارة الاتصالات النقالة عبر الإنترنت: مع الزيادة المطردة في تعقيد شبكات الاتصالات النقالة والتداخل الكبير في هذه الشبكات - فيما بين شركات التشغيل خاصةً- يظهر في بعض الأحيان انخفاض في توزع هذه الشبكات، وهذا ما يؤدي إلى تعقيد عمليات إدارة الاتصالات النقالة بين الخلايا وضمن الشبكة التي ينتمي إليها المستخدم. كما يؤدي ذلك إلى الإساءة إلى نوعية الخدمة في شبكة الاتصالات النقالة؛ من حيث التأخيرات الزمنية خاصةً. أحد أهم التوجهات للتغلب على هذه الظواهر هو الاعتماد على الإنترنت وسطاً يوفر تسيير routing الاتصالات النقالة بقدر أفضل من التسيير عبر الشبكة النقالة وحدها. يحقق هذا المبدأ تحسيناً واضحاً في نوعية الخدمة ضمن الشبكات النقالة المتداخلة والمعقدة خاصةً.
3- الاتصالات الموثوقة “أينما كان ومع أي كان في أي وقت كان”: وهو الهدف الأمثل للاتصالات النقالة عموماً. يمثل تكامل الاتصالات النقالة والاتصالات الفضائية والإنترنت مقاربةً مهمة في تحقيق هذا الهدف. يجري تنفيذ هذا المفهوم بوساطة مشاريع متعددة تعتمد على أجهزة اتصالات نقالة ثنائية النمط (أرضي وفضائي) عليها تطبيقات برمجية تحقق وظائف الاتصال عبر الإنترنت. يجري التركيز في هذه المشاريع على تقييس بروتوكولات الاتصالات اللازمة في هذه التوجهات.
4- “الصحيحات” الخمسة: إرسال المعطيات الصحيحة إلى الطرف الصحيح في الوقت الصحيح بالكيفية الصحيحة وبالكلفة الصحيحة: هذا الهدف هو من أهم الأهداف في شبكات الاتصالات عموماً، حيث يؤدي ذلك بالنهاية إلى تنوع الخدمات ونوعيتها وإتاحتها للمستخدم مع خفض الكلفة. يحقق مفهوم الاتصالات النقالة عبر الإنترنت تحقيقاً فعالاً لهذا الهدف، حيث يمكن إجراء تكاملات في اتصالات الوسائط المتعددة بالاعتماد على البنية التحتية الجيدة للإنترنت، ومن ثم؛ فإن التطبيقات توضع على الإنترنت، ويجري إرسال وظائف جزئية من هذه التطبيقات إلى مستخدم معيّن بحسب طلبه. ويبرز أثر تطبيق هذا المفهوم بدرجة كبيرة في معظم مواصفات الاتصالات ووظائفها.
5- استمثال الشبكات التلاؤمية النقالة mobile ad-hoc networks (MANETs) : تزداد أهمية الشبكات التلاؤمية النقالة بسبب عدم اعتمادها على بنية تحتية معيّنة لشبكات الاتصال. ولكن تبرز الحاجة الماسة إلى حل المشكلات الناجمة عن ذلك والتي تتركز في آليات تسيير الاتصالات وتوفير الحركة المناسبة عبر عقد الاتصال وعبَّاراته المختلفة. يوفر تطبيق مفهوم الاتصالات النقالة عبر الإنترنت حلولاً مهمة لهذه المشكلات، حيث يجري تسيير الاتصالات وتوفير الحركة المناسبة لها ضمن فضاء الإنترنت باستخدام العبَّارات المناسبة. ومن أهم التطبيقات الحالية : تحقيق الاتصالات النقالة للمسافرين على متن الطائرات اعتماداً على الشبكات التلاؤمية النقالة عبر الإنترنت، يتضمن هذا التطبيق استخدام العبّارات النقالة mobile gateways لزيادة المرونة في النفاذ إلى فضاء الإنترنت.
6- تصميم أجهزة منخفضة الكلفة للاتصالات النقالة عبر الإنترنت اعتماداً على العناصر المتاحة تجارياً: يحقق هذا المفهوم تنفيذاً لتجهيزات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت بكلفة منخفضة نسبياً على حساب التعقيد وبرمجيات التشغيل. جرى تنفيذ أحد أشهر التصاميم لجهاز اتصال نقال عبر الإنترنت ذي إمكانات الوسائط المتعددة؛ بمساحة لا تتجاوز عشرة سنتيمترات مربعة وباستهلاك استطاعة قدره 6 Watts وبكلفة قدرها $ 250 اعتماداً على معالج الإشارة الرقمية TMS230C6711، وهو معالج شائع الاستخدام ومنخفض الكلفة، ويحقق معظم وظائف المعالجة للوسائط المتعددة، مع البرمجيات المناسبة لتنفيذ هذه الوظائف وبروتوكولات الاتصالات النقالة عبر الإنترنت.
|
مراجع للاستزادة: - Ing-Chau Chang and Chia-Hao Chou, A Hierarchical Care-of Prefix With BUT Scheme for Nested Mobile Networks, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 58, Issue:6, pp. 2942-2965. 2009. - J. D. Jibson, The Mobile Communications Handbook, CRC Press, 1999. - R. U. Zaman, K. U. Khan and R. Reddy, A Review of Gateway Load Balancing Strategies in Integrated Internet-MANET, IEEE International Conference on Internet Multimedia Services Architecture and Applications, 2009. - H. Sari and M. Chiani, Wireless Digital Communications: Systems and Technologies, Arab School for Science and Technology, 2006. - S. R. Subramanya, Emerging Mobile Technologies and Issues, International Symposium on Collaborative Technologies and Systems, 2006.
|
- التصنيف : هندسة الاتصالات - النوع : هندسة الاتصالات - المجلد : المجلد الأول - رقم الصفحة ضمن المجلد : 157 مشاركة :
اخترنا لكم
المجلدات الصادرة عن موسوعة العلوم والتقانات
