ما هي تقنية GSM: العمارة وتطبيقاتها

جرب أداة القضاء على المشاكل





تُستخدم التكنولوجيا الخلوية الرقمية مثل GSM (النظام العالمي للاتصالات المتنقلة) لنقل بيانات الجوال بالإضافة إلى الخدمات الصوتية. تم تنفيذ هذا المفهوم في مختبرات بيل باستخدام نظام راديو محمول في عام 1970. وكما يوحي الاسم ، فإن اسم مجموعة التقييس الذي تم إنشاؤه في عام 1982 لجعل معيار الهاتف المحمول الأوروبي العام. تمتلك هذه التقنية أكثر من 70٪ من حصة السوق لمشتركي الهاتف الخلوي الرقمي حول العالم. تم تطوير هذه التقنية باستخدام التكنولوجيا الرقمية. في الوقت الحاضر ، تدعم تقنية GSM أكثر من مليار مشترك في خدمات الهاتف المحمول حول العالم في أكثر من 210 دولة. توفر هذه التقنية خدمات الصوت والبيانات من الأساسية إلى المعقدة. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على تقنية GSM.

ما هي تقنية GSM؟

GSM هو مودم اتصالات محمول وهو يرمز إلى النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM). تم تطوير فكرة GSM في مختبرات بيل في عام 1970. وهو نظام اتصالات محمول واسع الاستخدام في العالم. GSM هي تقنية خلوية رقمية ومفتوحة تُستخدم لنقل خدمات الصوت والبيانات المتنقلة التي تعمل على نطاقات تردد 850 ميجاهرتز و 900 ميجاهرتز و 1800 ميجاهرتز و 1900 ميجاهرتز.




تم تطوير تقنية GSM كنظام رقمي باستخدام تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) لأغراض الاتصال. يقوم نظام GSM برقمنة البيانات وتقليلها ، ثم يرسلها لأسفل عبر قناة ذات دفقين مختلفين من بيانات العميل ، كل منهما في فترة زمنية خاصة به. يتمتع النظام الرقمي بالقدرة على نقل معدلات البيانات من 64 كيلو بايت في الثانية إلى 120 ميجا بايت في الثانية.

مودم GMS

مودم GSM



توجد أحجام خلايا مختلفة في نظام GSM مثل الخلايا الكلية والميكرو بيكو والمظلة. تختلف كل خلية حسب مجال التنفيذ. توجد خمسة أحجام مختلفة للخلايا في خلايا ماكرو وشبكة ميكرو وبيكو ومظلة لشبكة GSM. تختلف منطقة التغطية لكل خلية وفقًا لبيئة التنفيذ.

تعتمد تقنية النفاذ المتعدد بالتقسيم الزمني (TDMA) على تخصيص فترات زمنية مختلفة لكل مستخدم على نفس التردد. يمكن أن يتكيف بسهولة مع نقل البيانات والاتصال الصوتي ويمكن أن يحمل 64 كيلو بت في الثانية إلى 120 ميجابت في الثانية من معدل البيانات.

هندسة تقنية GSM

تشمل العناصر الرئيسية في بنية GSM ما يلي.


هندسة تقنية GSM

هندسة تقنية GSM

  • النظام الفرعي للشبكة والتبديل (NSS)
  • النظام الفرعي للمحطة الأساسية (BSS)
  • المحطة المتنقلة (MS)
  • نظام التشغيل والدعم الفرعي (OSS)

النظام الفرعي لتبديل الشبكة (NSS)

في بنية نظام GSM ، يتضمن عناصر مختلفة ، والتي تُعرف كثيرًا باسم النظام / الشبكة الأساسية. هنا ، هي في الأساس شبكة بيانات تشتمل على مجموعة متنوعة من الوحدات لتوفير التحكم الرئيسي بالإضافة إلى واجهة نظام شبكة الهاتف المحمول بأكمله. تتضمن الشبكة الأساسية العناصر الرئيسية التي تمت مناقشتها أدناه.

مركز تحويل المحمول (MSC)

يعد مركز التحويل المحمول أو MSC هو العنصر الأساسي في منطقة الشبكة الأساسية لهندسة شبكة GSM. يعمل مركز تبديل خدمات الهاتف المحمول هذا كعقدة تبديل قياسية في شبكة ISDN ، وإلا فإنه يوفر وظائف إضافية للسماح باحتياجات مستخدم الهاتف المحمول مثل المصادقة والتسجيل وتسليم MSC بين موقع المكالمة وتوجيه المكالمة إلى مشترك في الهاتف الخليوي.

كما أنه يوفر ميزة نحو شبكة الهاتف العامة المحولة بحيث يمكن توصيل المكالمات الهاتفية من شبكة الهاتف المحمول إلى الهاتف إلى خط أرضي. يتم توفير واجهات لخادم مركز التبديل المحمول الآخر للسماح بإجراء مكالمات الهاتف المحمول إلى الهواتف المحمولة عبر شبكات مختلفة.

تسجيل موقع المنزل (HLR)

تتضمن قاعدة بيانات HLR هذه المعلومات المتعلقة بالإدارة مثل كل مشترك مع موقعه المحدد سابقًا. مثل هذا ، فإن شبكة GSM قادرة على توصيل المكالمات بالمحطة الأساسية ذات الصلة لمحول الهاتف المحمول. بمجرد أن يقوم المشغل بتشغيل هاتفه / هاتفها ، ثم يقوم الهاتف بالتسجيل عبر الشبكة بحيث يكون من المحتمل تحديد محطة الإرسال / الاستقبال الأساسية التي يتم الاتصال بها بحيث يمكن توصيل المكالمات الواردة بشكل صحيح.

حتى عندما يتم تشغيل الهاتف المحمول ، ولكن ليس نشطًا ، فإنه يسجل مرة أخرى للتأكد من أن شبكة HLR تستجيب لأحدث موقع لها. هناك HLR واحد لكل شبكة ، على الرغم من أنها قد تكون مشتتة عبر مجموعة متنوعة من المراكز الفرعية لأسباب تشغيلية.

سجل موقع الزائر (VLR)

يتضمن VLR المعلومات المفضلة التي يتم تلقيها من شبكة HLR للسماح بالخدمات المفضلة للمشترك المنفصل. يمكن تنفيذ سجل موقع الزائر كوحدة منفصلة ، ومع ذلك ، فإنه عادة ما يتم إدراكه كعنصر أساسي في MSC ، قبل وحدة فردية. وبالتالي ، يتم الوصول بشكل أسرع وأكثر ملاءمة.

سجل هوية المعدات (EIR)

إن EIR (سجل هوية المعدات) هو الوحدة التي تتخذ قرارًا بشأن إمكانية السماح بمعدات متنقلة محددة عبر الشبكة. يتضمن كل جهاز محمول رقمًا محددًا مثل IMEI أو رقم التعريف الدولي لجهاز الهاتف المحمول.

لذلك ، فإن رقم IMEI هذا ثابت داخل المعدات المتنقلة ويتم التحقق منه من خلال الشبكة أثناء التسجيل. يعتمد ذلك بشكل أساسي على المعلومات المحفوظة في EIR ، وقد يتم تخصيص أحد الشروط الثلاثة للجهاز المحمول التي سمحت عبر الشبكة ، ومنع الوصول ، وإلا تمت مراقبتها في حالة حدوث مشاكل.

مركز المصادقة (AuC)

AuC (مركز المصادقة) هو ملف محمي يتضمن المفتاح السري في بطاقة SIM الخاصة بالمستخدم. يستخدم AuC بشكل أساسي للتحقق والترميز على قناة الراديو.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

يعتبر مركز تبديل الهاتف المحمول GMSC / Gateway هو النهاية التي تتصل بها مكالمة ME النهائية بشكل أساسي دون أي معلومات حول مكان MS. تحصل GMSC على رقم تجوال محطة المحمول (MSRN) من MSISDN بناءً على HLR وتوصيل المكالمة باتجاه MSC الذي تمت زيارته بالضبط. قسم 'MSC' من اسم GMSC مربك لأن عملية البوابة لا تحتاج إلى أي ارتباط نحو MSC.

بوابة الرسائل القصيرة (SMS-G)

يتم استخدام بوابة الرسائل القصيرة أو SMS-G بشكل مشترك لشرح بوابتين للرسائل القصيرة في معايير GSM. تتحكم هذه البوابات في الرسائل الموجهة بطرق مختلفة.

يستخدم مركز تبديل الجوال لبوابة خدمة الرسائل القصيرة (SMS-GMSC) للرسائل القصيرة التي يتم إرسالها إلى ME. يستخدم مركز التبديل بين العمل المتنقل لخدمة الرسائل القصيرة (SMS-IWMSC) للرسائل القصيرة التي يتم إنشاؤها عبر شبكة الهاتف المحمول. يرتبط الدور الرئيسي لـ SMS-GMSC بـ GMSC ، لكن SMS-IWMSC تقدم نهاية وصول دائمة إلى مركز الرسائل القصيرة.

كانت هذه الوحدات هي الوحدات الرئيسية المستخدمة في شبكة تقنية GSM. كانت في العادة مشتركة في الموقع ، ولكن في كثير من الأحيان تم نقل الشبكة الوسطى الشاملة في جميع أنحاء البلاد أينما كانت الشبكة. في حالة حدوث عطل ، ستوفر بعض المرونة.

النظام الفرعي للمحطة الأساسية (BSS)

يعمل كواجهة بين المحطة المتنقلة والنظام الفرعي للشبكة. وهو يتألف من محطة الإرسال والاستقبال الأساسية التي تحتوي على أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية وتتعامل مع بروتوكولات الاتصال بالهواتف المحمولة. وتتكون أيضًا من وحدة التحكم في المحطة الأساسية التي تتحكم في محطة الإرسال والاستقبال الأساسية وتعمل كواجهة بين المحطة المتنقلة ومركز التحويل المحمول.

يوفر النظام الفرعي للشبكة اتصال الشبكة الأساسي بالمحطات المتنقلة. الجزء الأساسي من النظام الفرعي للشبكة هو مركز تبديل خدمة الهاتف المحمول الذي يوفر الوصول إلى شبكات مختلفة مثل ISDN و PSTN وما إلى ذلك. ويتكون أيضًا من سجل موقع المنزل وسجل موقع الزائر الذي يوفر إمكانات توجيه المكالمات والتجوال في GSM.

يحتوي أيضًا على سجل هوية الجهاز الذي يحتفظ بحساب لجميع المعدات المحمولة حيث يتم تحديد كل هاتف محمول برقم IMEI الخاص به. IMEI تعني الهوية الدولية للأجهزة المحمولة.

يرتبط قسم BSS أو النظام الفرعي للمحطة الأساسية من الجيل الثاني من بنية شبكة GSM بشكل أساسي بالهواتف المحمولة عبر الشبكة. يتضمن هذا النظام الفرعي عنصرين تمت مناقشتهما أدناه.

محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS)

تشتمل محطة BTS (محطة الإرسال والاستقبال الأساسية) التي يتم استخدامها داخل شبكة GSM على الراديو Tx و Rx والهوائيات المرتبطة بهما للإرسال والاستقبال والمحادثة مباشرة عبر الهواتف المحمولة. هذه المحطة هي العنصر المهم لكل خلية وهي تتحدث مع الهواتف المحمولة ويتم تحديد الواجهة بين الاثنين مثل واجهة Um مع البروتوكولات ذات الصلة.

وحدة تحكم المحطة الأساسية (BSC)

يتم استخدام BSC (وحدة التحكم في المحطة الأساسية) لتشكيل المرحلة التالية العكسية في تقنية GSM. تُستخدم وحدة التحكم هذه للتحكم في مجموعة من محطات الإرسال والاستقبال الأساسية ويتم وضعها بشكل مشترك من خلال إحدى محطات الإرسال والاستقبال داخل المجموعة. تدير وحدة التحكم هذه موارد الراديو للتحكم في عناصر مختلفة مثل التسليم في مجموعة BTSs ، وتعيين القنوات. يتحدث مع محطات الإرسال والاستقبال الأساسية عبر واجهة Abis.

يستخدم عنصر النظام الفرعي في المحطة الأساسية لشبكة GSM التكنولوجيا اللاسلكية المسموح بها للسماح لعدد من المشغلين بالحق في استخدام النظام بشكل متزامن. تدعم كل قناة ما يصل إلى 8 مشغلين من خلال السماح للمحطة الأساسية بتضمين قنوات مختلفة يمكن استيعاب عدد كبير من المشغلين من خلال كل محطة أساسية.

يتم تحديد موقعها بعناية من خلال مزود الشبكة للسماح بتغطية المنطقة بالكامل. يمكن إحاطة هذه المنطقة بمحطة أساسية تسمى غالبًا خلية. لأنه لا يمكن الوصول إلى إيقاف الإشارات من التداخل مع الخلايا المجاورة والقنوات المستخدمة في خلية واحدة لا يتم استخدامها في الخلية التالية.

محطة متنقلة

هو الهاتف المحمول الذي يتكون من جهاز الإرسال والاستقبال والشاشة والمعالج ويتم التحكم فيه بواسطة بطاقة SIM تعمل عبر الشبكة.

يتم تحديد MS (محطات الهاتف المحمول) أو ME (المعدات المتنقلة) بشكل عام من خلال الهواتف المحمولة بخلاف الهواتف المحمولة التي تعد جزءًا من اتصالات GSM المحمولة غير التي يلاحظها المشغل ويشغلها. في الوقت الحاضر ، تقلص أبعادها بشكل جذري بينما زاد مستوى الوظائف بشكل كبير. ومن المزايا الأخرى أن الوقت بين الشحنات قد اتسع بشكل كبير. هناك عناصر مختلفة للهاتف المحمول ، على الرغم من أن العنصرين الأساسيين هما الجهاز وبطاقة SIM.

تشتمل الأجهزة على العناصر الرئيسية للهاتف المحمول مثل العلبة والشاشة والبطارية والإلكترونيات المستخدمة لإنتاج الإشارة ومعالجة جهاز استقبال البيانات المراد بثه.
تتضمن المحطة المتنقلة رقمًا يسمى IMEI. يمكن إعداد هذا على الهاتف المحمول أثناء التصنيع ولا يمكن تعديله.

يتم الوصول إليه من خلال الشبكة أثناء التسجيل للتحقق مما إذا كان قد تم الإبلاغ عن سرقة الجهاز.

تشتمل بطاقة SIM (وحدة تعريف المشترك) على البيانات التي تعطي هوية المستخدم تجاه الشبكة. وأيضًا ، يتضمن معلومات مختلفة مثل رقم يسمى IMSI (هوية مشترك الهاتف المحمول الدولي). عند استخدام IMSI في بطاقة SIM ، يمكن لمستخدم الهاتف المحمول ببساطة تغيير الهواتف المحمولة عن طريق نقل بطاقة SIM من هاتف محمول إلى آخر.

لذا فإن تغيير الهاتف المحمول أمر سهل دون تغيير نفس رقم الهاتف المحمول مما يعني أن الأشخاص سيتحسنون بشكل متكرر ، مما يؤدي إلى تدفق دخل إضافي لمزودي الشبكة والخدمة لتعزيز الانتصار المالي الإجمالي لـ GSM.

نظام التشغيل والدعم الفرعي (OSS)

يعد النظام الفرعي لدعم التشغيل (OSS) جزءًا من بنية شبكة GSM الكاملة. هذا متصل بمكونات NSS و BSC. يستخدم OSS هذا بشكل أساسي للتحكم في شبكة GSM وحمل مرور BSS. وتجدر الإشارة إلى أنه عندما يتحسن عدد BS من خلال توسيع نطاق المشتركين ، يتم نقل بعض مهام الحفظ إلى محطات الإرسال والاستقبال الأساسية بحيث يمكن تقليل تكلفة ملكية النظام.

تتبع بنية شبكة GSM الخاصة بـ 2G بشكل أساسي أسلوب التشغيل المنطقي. هذا بسيط للغاية بالمقارنة مع البنى الحالية لشبكة الهاتف المحمول التي تستخدم وحدات محددة بالبرمجيات للسماح بتشغيل مرن للغاية. لكن بنية 2G GSM ستوضح الوظائف الأساسية الصوتية والتشغيلية المطلوبة وكيفية ترتيبها معًا. عندما يكون نظام GSM رقميًا ، فإن الشبكة هي شبكة بيانات.

ميزات وحدة GSM

تشمل ميزات وحدة GSM ما يلي.

  • تحسين كفاءة الطيف
  • التجوال الدولي
  • التوافق مع الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة (ISDN)
  • دعم الخدمات الجديدة.
  • إدارة دفتر هاتف SIM
  • رقم الاتصال الثابت (FDN)
  • ساعة في الوقت الحقيقي مع إدارة التنبيه
  • كلام عالي الجودة
  • يستخدم التشفير لجعل المكالمات الهاتفية أكثر أمانًا
  • خدمة الرسائل القصيرة (SMS)

تجعل استراتيجيات الأمان الموحدة لنظام GSM منه معيار الاتصالات الأكثر أمانًا الذي يمكن الوصول إليه حاليًا. على الرغم من ضمان سرية المكالمة وسرية مشترك GSM على القناة الراديوية ، إلا أن هذه خطوة رئيسية في تحقيق الأمن الشامل.

مودم GSM

مودم GSM هو جهاز يمكن أن يكون إما هاتفًا محمولًا أو جهاز مودم يمكن استخدامه لجعل الكمبيوتر أو أي معالج آخر يتواصل عبر الشبكة. يتطلب مودم GSM بطاقة SIM ليتم تشغيلها وتشغيلها عبر نطاق شبكة مشترك من قبل مشغل الشبكة. يمكن توصيله بجهاز كمبيوتر من خلال اتصال تسلسلي أو USB أو Bluetooth.

يمكن أن يكون مودم GSM أيضًا هاتفًا محمولًا قياسيًا يعمل بنظام GSM مزودًا بالكابل وبرنامج التشغيل المناسبين للاتصال بمنفذ تسلسلي أو منفذ USB على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. عادة ما يكون مودم GSM أفضل من هاتف محمول GSM. يحتوي مودم GSM على مجموعة واسعة من التطبيقات في محطات المعاملات وإدارة سلسلة التوريد وتطبيقات الأمان ومحطات الطقس وتسجيل البيانات عن بُعد في وضع GPRS.

عمل وحدة GSM

من الدائرة التالية ، تم توصيل مودم GSM على النحو الواجب مع MC من خلال محول المستوى IC Max232. يتم تثبيت مودم GSM على بطاقة SIM عند تلقي أمر رقمي عن طريق الرسائل القصيرة من أي هاتف خلوي يرسل تلك البيانات إلى MC من خلال الاتصال التسلسلي. أثناء تنفيذ البرنامج ، يتلقى مودم GSM الأمر 'STOP' لتطوير إخراج في MC ، حيث تُستخدم نقطة الاتصال الخاصة به لتعطيل مفتاح الإشعال.

يعتمد الأمر الذي يرسله المستخدم على التنبيه الذي يتلقاه عبر مودم GSM 'ALERT' وهو رسالة مبرمجة فقط إذا كان الإدخال منخفضًا. يتم عرض العملية الكاملة على شاشة LCD مقاس 16 × 2.

حلبة مودم GMS

حلبة مودم GMS

تطبيقات تقنية GSM

تشمل تطبيقات تقنية GSM ما يلي.

تقنية GSM الذكية للأتمتة والأمن

في هذه الأيام ، أصبحت محطة GSM المتنقلة أحد العناصر الموجودة معنا باستمرار. تمامًا مثل محفظتنا / محفظتنا أو مفاتيحنا أو ساعتنا ، توفر لنا محطة GSM للهاتف المحمول قناة اتصال تمكننا من التواصل مع العالم. إن شرط إمكانية الوصول إلى الشخص أو الاتصال بأي شخص في أي وقت أمر جذاب للغاية.

هذا المشروع كما يقول اسمه يعتمد على تقنية شبكة GSM لنقل الرسائل القصيرة من المرسل إلى المتلقي. يتم استخدام إرسال واستقبال الرسائل القصيرة للوصول في كل مكان إلى الأجهزة والسماح بالتحكم في الاختراق في المنزل. يقترح النظام نظامين فرعيين. يمكّن النظام الفرعي للتحكم في الأجهزة المستخدم من التحكم في الأجهزة المنزلية عن بُعد ويوفر النظام الفرعي لتنبيه الأمان مراقبة أمنية تلقائية.

النظام قادر بما يكفي على إرشاد المستخدمين عبر الرسائل القصيرة من رقم خلية محدد لتغيير حالة الأجهزة المنزلية وفقًا لاحتياجات ومتطلبات المستخدم. الجانب الثاني هو التنبيه الأمني ​​الذي يتم تحقيقه بطريقة تسمح عند اكتشاف التسلل بإصدار تلقائي للرسائل القصيرة وبالتالي تنبيه المستخدم ضد المخاطر الأمنية.

سوف تسمح تقنية GSM بالاتصال في أي مكان وفي أي وقت ومع أي شخص. تعتبر البنية الوظيفية لنظام GSM التي تستخدم مبادئ الشبكات الذكية ، وأيديولوجيتها التي توفر تطوير GSM هي الخطوة الأولى نحو نظام اتصالات شخصي حقيقي بحيث يكون توحيد المعايير بشكل كافٍ لضمان التوافق.

تطبيقات GSM في الخدمات الطبية

ضع في اعتبارك حالتين مثل ما يلي

  • أصيب شخص بجروح خطيرة أو مرض ويحتاج إلى العناية به على الفور. كل ما في حوزته هو أو من يرافقه هو هاتف محمول.
  • يخرج مريض من المستشفى ويفكر في أخذ قسط من الراحة في منزله ، ولكن لا يزال يتعين عليه الذهاب إلى المستشفى لإجراء فحوصات منتظمة. قد يكون لديه هاتف محمول وبعض أجهزة الاستشعار الطبية مثل أجهزة المراقبة الصحية.

في كلتا الحالتين ، الطريقة الوحيدة التي يمكن أن توفر حلًا هي استخدام نظام الاتصالات المتنقلة. بمعنى آخر ، باستخدام تقنيات الاتصال ، يمكن التعامل مع أي حالة مثل المذكورة أعلاه فقط عن طريق نقل تفاصيل المريض عبر شبكة الاتصال واستلامها ومعالجتها في قسم المستقبِل - إما في مركز الرعاية الصحية أو في منزل الطبيب.

يراقب الطبيب ببساطة تفاصيل المريض ويعيد التعليمات إلى الشخص (في 1شحالة) حتى يتمكن على الأقل من اتخاذ بعض الاحتياطات قبل الوصول أخيرًا إلى المستشفى وفي 2اختصار الثانيالحالة تراقب نتائج اختبار المريض وفي حالة وجود أي تشوهات ، تتخذ الخطوة التالية لمزيد من العلاج.

هذا الوضع برمته هو خدمات التطبيب عن بعد. يمكن استخدام نظام التطبيب عن بعد بأي من الطرق الثلاث.

  • باستخدام مؤتمرات الفيديو ، حيث يمكن للمرضى الذين يجلسون في مكان واحد أن يتفاعلوا بشكل مباشر مع مقدمي الرعاية الصحية وبالتالي يستمرون في عملية المعالجة.
  • باستخدام مستشعرات المراقبة الصحية التي تستمر في التحديث حول صحة المريض وبالتالي توجه مقدمي الرعاية الصحية لمواصلة العلاج.
  • عن طريق نقل البيانات الطبية التي تم الحصول عليها ونقل البيانات المكتسبة للاستشارة والمعالجة.

بالنسبة للطرق الثلاث المذكورة أعلاه ، يتم استخدام تقنية اتصال لاسلكي. تتطلب الخدمات الطبية طرقًا عديدة للوصول إلى الموارد المخزنة. يمكن أن تكون هذه قواعد بيانات طبية أو مضيفين عبر الإنترنت بأجهزة يمكن أن تساعد في استعادة صحة المريض ومراقبتها. خيارات الوصول المختلفة هي شبكة النطاق العريض ، من خلال الوسائط متوسطة الإنتاجية والنطاق الضيق عبر GSM.

تشمل مزايا تقنية GSM في نظام التطبيب عن بعد ما يلي.

  • إنه أكثر فعالية من حيث التكلفة.
  • أجهزة استقبال GSM متوفرة على نطاق واسع - الهواتف المحمولة وأجهزة مودم GSM
  • سرعة نقل البيانات عالية.

نظام أساسي للطب عن بعد

يتكون نظام التطبيب عن بعد الأساسي من 4 وحدات:

  • وحدة المرضى : يجمع المعلومات من المريض ، ويرسلها كإشارة تناظرية أو يحولها إلى إشارة رقمية ، ويتحكم في تدفق البيانات ، وينقل البيانات. يتكون بشكل أساسي من مستشعرات طبية مختلفة مثل مستشعر ضربات القلب ، ومراقبة ضغط الدم ، ومراقبة درجة حرارة الجلد ، ومستشعر قياس التنفس ، وما إلى ذلك الذي ينتج إشارة كهربائية ويرسل هذه الإشارات إلى المعالج أو وحدة تحكم (متحكم أو جهاز كمبيوتر) لمزيد من المعالجة إشارات ثم ينقل النتائج عبر شبكة اتصالات لاسلكية.
  • شبكة اتصال : يتم استخدامه لأمن البيانات ونقل البيانات. تُستخدم تقنية GSM التي تستخدم محطات الهاتف المحمول والمحطات الفرعية الأساسية وأنظمة الشبكات. تتكون المحطة المتنقلة من نقطة الوصول الأساسية للهاتف المحمول أو الهاتف المحمول وتربط الهواتف المحمولة بشبكة GSM للاتصالات.
  • وحدة الاستقبال / جانب الخادم : هو في الأساس نظام رعاية صحية حيث يتم تركيب مودم GSM والذي يستقبل الإشارات ويفك تشفيرها ويرسلها إلى وحدة العرض.
  • وحدة العرض : المعالج هو الذي يحول البيانات الواردة إلى تنسيق محدد جيدًا ويخزنها حتى يتمكن الأطباء من مراقبتها بانتظام ويمكن إرسال أي ملاحظات إلى جانب العميل عبر الرسائل القصيرة من مودم GSM.

نظام بسيط للطب عن بعد

يمكن عرض نظام أساسي للطب عن بعد بطريقة مبسطة. يتكون من وحدتين - وحدة الإرسال ووحدة الاستقبال. تنقل وحدة الإرسال إدخال المستشعر وتتلقى وحدة الاستقبال هذا الإدخال لمواصلة المعالجة الإضافية.

فيما يلي مثال على نظام بسيط للطب عن بعد لمراقبة معدل ضربات قلب المريض وبالتالي معالجة البيانات.

جهاز إرسال نظام التطبيب عن بعد باستخدام تقنية GSM

جهاز إرسال نظام التطبيب عن بعد باستخدام تقنية GSM

في وحدة الإرسال ، يقوم مستشعر نبضات القلب (الذي يتكون من مصدر انبعاث للضوء الذي يتم تعديل ضوءه المنبعث أثناء مروره عبر دم الإنسان) بتحويل البيانات التي تم الحصول عليها من جسم الإنسان وتحويلها إلى نبضات كهربائية. يستقبل المتحكم الدقيق هذه النبضات ويعالجها لحساب معدل ضربات القلب ويرسل هذه البيانات المحسوبة إلى وحدة الرعاية الصحية من خلال مودم GSM. يتم توصيل مودم GSM بالمتحكم الدقيق باستخدام Max 232 IC.

مستقبل نظام التطبيب عن بعد باستخدام تقنية GSM

مستقبل نظام التطبيب عن بعد باستخدام تقنية GSM

في وحدة الاستقبال ، يستقبل مودم GSM البيانات ويغذيها إلى وحدة التحكم الدقيقة. يقوم Microcontroller وفقًا لذلك بتحليل البيانات المستلمة مع البيانات الواردة من جهاز الكمبيوتر ويظهر النتيجة على شاشة LCD. يمكن إجراء مراقبة المريض بناءً على النتيجة المعروضة على الشاشة بواسطة الطاقم الطبي حتى يمكن بدء إجراء العلاج المطلوب.

أمثلة عملية على تقنية GSM في الطب

في الممارسة العملية ، يتم استخدام تقنية GSM في المجالات التالية.

AT&T Vitality GlowCaps

هذه زجاجات حبوب تعطي ببساطة تذكيرًا للمريض بأخذ أدويته. وهو يتألف من مؤقت تم ضبطه لوقت تناول حبوب منع الحمل للمريض وفي ذلك الوقت يضبط الغطاء للإضاءة ويبدأ الجرس ثم يتصل بهاتف المريض المحمول باستخدام تقنية GSM. يتم عمل سجل لكل فتحة من الزجاجة.

نظام الموجات فوق الصوتية Mobisante Mobius SP1

وهو يتألف من مسبار الموجات فوق الصوتية المحمول المتصل بهاتف ذكي وينقل التصوير بالموجات فوق الصوتية المحمولة إلى أي مكان بعيد عبر GSM.

نظام Dexcom Seven Plus للمراقبة المستمرة للجلوكوز (CGM)

يستخدم هذا في مراقبة مستويات الجلوكوز في الدم لدى المرضى ونقلها إلى الطبيب. يتكون من جهاز استشعار يوضع تحت الجلد يراقب باستمرار مستويات الجلوكوز في الدم وينقلها إلى جهاز الاستقبال (هاتف خلوي) على فترات متكررة.

النطاق المستقبلي لنظام GSM في الخدمات الطبية

وفقًا لمسح أجرته شركة PricewaterhouseCoopers مؤخرًا لجمعية GSM ، وهي هيئة صناعية تمثل ما يقرب من 800 من مشغلي الهواتف المحمولة في العالم في 219 دولة ، ستصبح الخدمات التي تدعم نظام GSM جزءًا من نظام الرعاية الصحية بحلول عام 2017 ، مما يخلق سوقًا عالميًا من 23 مليار دولار.

الآن من بين كل هؤلاء ، GSM التكنولوجيا هي الخيار الأكثر استخدامًا نظرًا لشعبيتها الهائلة وكفاءة الطيف المحسّنة والتكلفة المنخفضة للتنفيذ.