3g gsm sistemleri
TRANSCRIPT
GSM Sistemleri
Doc.Dr. Erkan AFACAN
Gazi UniversitesiMuhendislik Fakultesi
Elektrik-Elektronik Muhendisligi BolumuMaltepe, Ankara
4 Kasım 2013
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 1 / 95
Ana Hatlar
1 Antenler
2 GSM SistemiTemel KavramlarGSM Sisteminin GelisimiGSM Sebekelerinin OzellikleriGSM Sistem MimarisiGPRS Sistem MimarisiUMTS Sistem Mimarisi
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 2 / 95
Anten
Bir anten radyo dalgalarını gondermek ya da almak icin kullanılan biraractır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 3 / 95
Anten Turleri
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 4 / 95
Isıma Oruntusu
Antenin ısıma ozelliklerinin uzay koordinatlarına baglı olarak grafikselgosterimidir.
Isıma oruntusu guc veya alan siddeti cinsinden cizdirilebilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 5 / 95
Izotropik Anten
Izotropik anten, butun yonlerde esit ısıma yapan varsayımsal birantendir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 6 / 95
Omnidireksiyonel Anten
Omnidireksiyonel anten azimut (yer) duzleminde yonsuz, yukselmeduzleminde yonludur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 7 / 95
Alan Bolgeleri
Reaktif yakın alan
R < 0.62
√D3
λ
R: Antenle olcum noktası arasındaki mesafe (metre)
λ: Dalgaboyu (metre)
D: Antenin en buyuk fiziksel boyutu (metre)
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 8 / 95
Alan Bolgeleri
Fresnel Bolgesi
0.62
√D3
λ≤ R <
2D2
λ
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 9 / 95
Alan Bolgeleri
Uzak Alan (Fraunhofer) Bolgesi
R >2D2
λ
Uzak alanda acısal alan dagılımı mesafeden bagımsızdır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 10 / 95
Guvenlik Mesafesi
Guvenlik mesafesi
d =
√30 · P · 10G/10
E
P: Cihaz cıkıs gucu (Watt)
G : Anten kazancı (dBi)
E : Tek bir cihaz icin elektrik alan limit degeri (Volt/metre)
d : Guvenlik mesafesi (metre)
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 11 / 95
Duzlemde Acı (Radyan)
1 rad
r
r
Toplam duzlemsel acı 2π’dir (360◦).
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 12 / 95
Katı Acı (Steradyan)
r Alan = r2
1 steradyan
Toplam katı acı 4π’dir (720◦).
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 13 / 95
Isıma Siddeti
Isıma siddeti, verilen bir yon icin birim katı acı basına antenin ısıdıgıguctur.
Isıma siddeti bir uzak alan parametresidir.
Bu nedenle olcumlerin uzak alanda yapılması gerekir.
Yakın alanda yapılan olcumler kendi basına anlamsızdır.
Bu olcumlerin yakın alan–uzak alan donusumu ile uzak alandegerlerine donusturulmesi gerekir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 14 / 95
Isıma Siddeti
π π0
Isıma siddeti
Ana kulak
Yan kulak
Yan kulak Arka kulak
θ
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 15 / 95
Yonelticilik (Direktivite)
D =Birim katı acıdan ısınan guc
Birim katı acıdan ısınan ortalama guc
Yonelticilik, D, birimsizdir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 16 / 95
Kazanc
G = 4πBirim katı acıdan ısınan guc
Giris gucu
G = Anten verimi×Yonelticilik
G = ηe D
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 17 / 95
Anten Huzmesi
Bir antenin ısıma oruntusundeki ana kulaktır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 18 / 95
Yarı Guc Huzme Genisligi
Isıma siddetinin maksimum degerinin yarısına dustugu yonlerarasındaki acı.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 19 / 95
Yarı Guc Huzme Genisligi
π π
Isıma siddeti
1
0.5
θ
Yarı guc huzme genisligi
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 20 / 95
Bant Genisligi
Anten performansının bazı karakteristiklere gore belirli bir standardauydugu frekans aralıgı.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 21 / 95
Uzak Alan (Ornek)
Boyutları 130 cm× 26 cm olan ve f = 900 MHz’te calısan bir GSMbaz istasyonu anteni icin uzak alan bolgesinin sınırını hesaplayınız.
Dalga boyu
λ =c
f=
3× 108
900× 106=
300
900=
1
3≈ 0.33 metre
Uzak alan sınırı
R =2D2
λ=
2(1.3)2
0.33= 10.14 metre
Bu ifade baz istasyonu anteninin cıkıs gucunden bagımsızdır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 22 / 95
Guvenlik Mesafesi (Ornek)
Bir baz istasyonu anteni icin cihaz cıkıs gucu 40 Watt, anten kazancı15.5 dBi, calısma frekansı 900 MHz olarak verilmektedir. Bu antenicin guvenlik mesafesini hesaplayınız.
Yonetmelige gore 900 MHz’de tek bir cihaz icin elektrik alan limitdegeri E = 10.23 Volt/m’dir.
Guvenlik mesafesi
d =
√30 · P · 10G/10
E=
√30 · 40 · 1015.5/10
10.23= 20.17 metre
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 23 / 95
GSM Sistemi
GSM: Global System for Mobile Communications(Mobil Iletisim icin Kuresel Sistem)
1982 yılında GSM calısma grubu kurulmustur.
1991 yılında ilk GSM sistemi Avrupa’da kullanıma hazır hale gelmistir.
1994 yılı Subat ayında Turkiye’nin ilk GSM sebekesi Turkcell hizmetebaslamıstır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 24 / 95
Erlang
Ses devrelerinde standart kapasite olcusu olarak Erlang kullanılır.
Erlang bir saat icerisindeki toplam ses trafiginin bir olcusudur.
1 Erlang telefonda bir saat konusan bir kullanıcıya esdegerdir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 25 / 95
Ornek (Erlang)
Bir saatlik surede 45 cagrı olsun ve her gorusme 3 dakika sursun.
Bu durumda toplam 45× 3 = 135 dakikalık gorusme yapılmıstır.
Bu135
60= 2.25 Erlang
yapar.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 26 / 95
GSM Sisteminin UMTS Sistemine Evrilmesi
2G
GSM
2.5G
GPRS
EDGE
3G
UMTSWCDMA
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 27 / 95
Anahtarlama Yontemleri
Devre anahtarlamada kullanıcıya bir hat tahsis edilir
Gorusme suresi boyunca bu hat acık kalır.
Paket anahtarlamada ses ve veri paketlere ayrılır.
Her bir paket farklı yollardan ve farklı zamanlarda hedefe gonderilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 28 / 95
Verinin Paketlere Ayrılması
Veri
H paket4 H paket3 H paket2 H paket1
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 29 / 95
Paket Anahtarlamalı Sebeke
Kaynak
Hedef
+
+
+
+
+
+
+
H paket1
H paket2
Hpaket3
H paket4
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 30 / 95
Devre Anahtarlamalı Sebeke
Kaynak
Hedef
+
+
+
+
+
+
+H paket1
Hpaket2
H paket3
H paket4
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 31 / 95
2G Sistemi: GSM
Devre anahtarlama
Ses ve dusuk hızlı veri (14.4 kbps)
GSM sistemi sesli cagrılar icin tasarlanmıs ve optimize edilmistir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 32 / 95
2.5G: GPRS ve EDGE
Paket anahtarlama
Ses ve orta hızlı veri
GPRS: 115 kbps veri hızı
EDGE: 284 kbps veri hızı
EDGE bir 3G cozumu olarak gorulmektedir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 33 / 95
3G: UMTS
Devre ve paket anahtarlama
Ses ve yuksek hızlı veri
Dururken: 2 Mbps veri hızı
Hareket halinde: 384 kbps veri hızı
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 34 / 95
GSM Sebekelerinin Ozellikleri
Tablo: GSM sebekelerinin ozellikleri
Sistem GSM 900 DCS 1800 PCS 1900
Uplink (MHz) 890 – 915 1710 – 1785 1850 – 1910
Downlink (MHZ) 935 – 960 1805 – 1880 1930 – 1990
Dalgaboyu ≈ 33 cm ≈ 17 cm ≈ 16 cm
Bant genisligi 25 MHz 75 MHz 60 MHz
Kanal aralıgı 200 kHz 200 kHz 200 kHz
Kanal sayısı 124 374 299
Uplink: Cep telefonundan baz istasyonuna dogru
Downlink: Baz istasyonundan cep telefonuna dogru
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 35 / 95
GSM Sebekelerinin Ozellikleri
DCS 1800: Digital Communication System 1800
PCS 1900: Personal Communication System 1900
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 36 / 95
Kanal Sayısının Hesaplanması
GSM 900 sebekesi icin kanal sayısı
Kanal sayısı =Bant genisligi
Kanal aralıgı=
25 MHz
200 kHz= 125
ile verilir.
Bir kanal guvenlik bandı olarak kullanılır.
Dolayısıyla kanal sayısı 125-1=124 olarak bulunur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 37 / 95
Kanal Sayısının Hesaplanması
DCS 1800 sebekesi icin kanal sayısı
Kanal sayısı =Bant genisligi
Kanal aralıgı=
75 MHz
200 kHz= 375
ile verilir.
Bir kanal guvenlik bandı olarak kullanılır.
Dolayısıyla kanal sayısı 375-1=374 olarak bulunur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 38 / 95
3G GSM Sebekelerinin Ozellikleri
Tablo: 3G GSM sebekesinin ozellikleri
UMTS TDD UMTS FDD
Uplink (MHz) 1900 – 1920 1920 – 1980
Downlink (MHz) 2010 – 2025 2110 – 2170
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 39 / 95
Frekans Bolmeli Coklu Erisim (FDMA)
FDMA yonteminde frekans bandı farklı kanallara ayrılır.
Sistemde her kullanıcıya bir frekans kanalı tahsis edilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 40 / 95
Frekans Bolmeli Coklu Erisim (FDMA)
1. kanal
2. kanal
3. kanal
4. kanal
5. kanal
6. kanal
7. kanal
8. kanal
zaman
frekans
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 41 / 95
Zaman Bolmeli Coklu Erisim (TDMA)
TDMA yonteminde frekans kanalı zaman dilimlerine ayrılır.
Bir kullanıcıya bir zaman dilimi tahsis edilir ve bu periyodik olaraktekrarlanır.
GSM sisteminde hem FDMA ve hem de TDMA kullanılır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 42 / 95
Zaman Bolmeli Coklu Erisim (TDMA)
1. kn 2. kn 3. kn 4. kn 5. kn 6. kn 7. kn 8. kn
zaman
frekans
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 43 / 95
Kapsama Alanı (Hucre)
Kapsama alanı farklı hucrelere (cell) ayrılır.
Her bir hucrede farklı bir frekans (frekans kanalı) kullanılır.
Bir hucrede kullanılan frekans TDMA yontemi ile zaman dilimlerineayrılır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 44 / 95
Hucresel Frekansın Yeniden Kullanımı
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 45 / 95
Kod Bolmeli Coklu Erisim (CDMA)
GSM sisteminde bir hucrede belli bir zamanda sadece bir kullanıcıiletimde bulunur.
Diger kullanıcılar suskun halde sıra beklerler.
CDMA yonteminde butun kullanıcılar aynı anda aynı frekansıkullanırlar.
Her kullanıcıya farklı bir kod tahsis edilir.
Kodlar sayesinde kullanıcılar alıcıda birbirinden ayırt edilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 46 / 95
Kod Bolmeli Coklu Erisim (CDMA)
GSM’de butun kullanıcılar sessizdir.
Her kullanıcı belli bir sure konusur.
Iki kullanıcı aynı anda konusmaz.
CDMA yonteminde butun kullanıcılar aynı anda konusur.
Her kullanıcı ayrı bir dil (kod) konusur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 47 / 95
Kod Bolmeli Coklu Erisim (CDMA)
CDMA yonteminde yuksek veri hızları icin mobil cihaz bazistasyonuna yakın olmalıdır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 48 / 95
Sektorler
Tek hucreli bir baz istasyonu icin ısıma oruntusu omnidireksiyoneldir.
3 sektorlu bir baz istasyonu icin her anten 120◦’lik bir bolgeyiaydınlatır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 49 / 95
Omnidireksiyonel Antenle Tek Bir Sektorun Kapsanması
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 50 / 95
Yonlu Antenlerle Uc Sektorun Kapsanması
A
B
C
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 51 / 95
Devir Teslim
TDMA/FDMA yontemlerinde devir teslim icin once baglantı kesilir.
Daha sonra yeni bir hucre ile baglantı kurulur.
Cunku hucreler farklı frekansta calısmaktadır.
CDMA yonteminde butun hucreler aynı frekansta calısır.
Dolayısıyla aktif baglantı kesilmeden yeni bir baglantı kurulabilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 52 / 95
Zayıflama ve Guc Kontrolu
CDMA yonteminde farklı kullanıcılar aynı anda iletim yapar.
Kullanıcıların yayılma karakteristikleri birbirinden farklıdır.
Uzaktaki bir kullanıcı baz istasyonuna yakın bir kullanıcı tarafındanengellenebilir.
Buna yakın-uzak problemi denir
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 53 / 95
Zayıflama ve Guc Kontrolu
Yakın-uzak probleminin ustesinden gelmek icin guc kontrolmekanizması gereklidir.
Guc kontrolu alıcıya gelen sinyallerin hemen hemen esit gucte olmasınısaglar.
WCDMA sisteminde saniyede 1500 kez guc kontrolu yapılır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 54 / 95
GSM Sistem Mimarisi
MS BTS BSC
BSS
TRAU MSC/VLR GMSC
NSS
HLR AuC EIR
PSTN
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 55 / 95
Mobil Istasyon = Cep Telefonu (MS: Mobile Station)
Mobil istasyon, mobil cihaz ve SIM karttan olusur.
SIM kart, IMSI numarası ve gizli bir sifreleme anahtarı olan Ki kodunuicerir.
IMSI numarası sebekede aboneyi tanımlamak uzere kullanılır.
Mobil cihaz IMEI numarası ile tanımlanır.
Her mobil cihazın IMEI numarası kendine ozgudur.
Ikiden fazla cihaz aynı IMEI numarasına sahipse bunlardan birisiklonlanmıstır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 56 / 95
Mobil Istasyon = Cep Telefonu (MS: Mobile Station)
IMSI ve IMEI numaraları birbirinden bagımsızdır.
Ancak bazı operatorler mobil cihazları kilitleyebilmektedir.
IMEI numarası ve IMSI numarası 15 rakamlıdır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 57 / 95
Baz Istasyonu Altsistemi (BSS: Base Station Subsystem)
BSS, baz alıcı verici istasyonunu (BTS), baz istasyonukontrolorunu (BSC), iletim kodlama ve hız uyarlama birimini (TRAU)icerir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 58 / 95
Baz Alıcı Verici Istasyonu (BTS: Base Transceiver Station)
BTS’deki radyo alıcı vericileri hucreyi tanımlar ve mobil istasyon ileradyo baglantısını yonetir.
Her bir alıcı verici aynı anda 7 kullanıcıya hizmet verebilir.
Kanallardan birisi de kontrol amaclı kullanılır.
7’den fazla kullanıcı sebekeye baglanmak isterse mesgul tonu alır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 59 / 95
Baz Alıcı Verici Istasyonu (BTS: Base Transceiver Station)
Bir hucredeki eszamanlı kullanıcı sayısını artırmak icin alıcı vericisayısını veya frekans sayısını artırmak gerekir.
Bir mobil cihaz bir hucreden baska bir hucreye gectiginde BTSdegisebilir.
GSM sisteminde bir mobil cihaz belli bir anda sadece bir BTS’yebaglıdır.
BTS radyo baglantısının sifrelenmesinden de sorumludur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 60 / 95
Baz Istasyonu Kontroloru (BSC: Base Station Controller)
BSC bir veya daha fazla BTS icin radyo kaynaklarını yonetir.
Radyo kanalının kurulumu, frekans atlama, devir teslim islemleriniyonetir.
Devir teslim sırasında BSC degisebilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 61 / 95
Iletim Kodlama ve Hız Uyarlama Birimi(TRAU: Transcoding and Rate Adoption Unit)
Ses verisi 16 kbps’lik bir hızla TRAU unitesine aktarılır.
TRAU unitesi bunu 64 kbps hızına cıkarır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 62 / 95
Sebeke Anahtarlama Altsistemi(NSS: Network Switching Subsystem)
NSS, GSM sisteminin devre anahtarlamalı kısmını olusturur.
Temel birimler: Mobil Anahtarlama Merkezi (MSC), Kalıcı KonumKutugu (HLR), Ziyaretci Konum Kutugu (VLR)
Dolasımdaki aboneler icin HLR dahili sebekededir.
Dolasımdaki aboneler icin veri degis tokusu uluslarası sınırlardangecmek zorunda kalabilir.
MSC ve VLR genellikle birliktedir ve ziyaret edilen sebekede yer alır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 63 / 95
Mobil Anahtarlama Merkezi(MSC: Mobile Switching Centre)
MSC anahtarlama dugumu olarak calısır.
Mobil abone icin gerekli fonksiyonları saglar.
Mobil cihaz acıldıgında ve sebekeye baglanmak istediginde, bu istekMSC tarafından gerceklestirilir.
Kayıt, yetkilendirme, mobil cihaz icin konum guncellemesi, cagrıyonlendirme islemleri
Mobil sebekeden sabit sebekeye baglantı saglayan bir MSC gecit MSC(GMSC) olarak adlandırılır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 64 / 95
Kalıcı Konum Kutugu (HLR: Home Location Register)
Mobil abone hakkında yonetim bilgilerinin saklandıgı buyuk birveritabanıdır.
IMSI, servis bilgisi, servis kısıtlamaları, ek hizmetler saklanır.
HLR mobil kullanıcıların konumunu bilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 65 / 95
Ziyaretci Konum Kutugu (VLR: Visitor Location Register)
VLR yakın cevresindeki abonelerle ilgili gecici bilgileri saklar.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 66 / 95
Cihaz Kimlik Kutugu (EIR: Equipment Identity Register)
Sebekede yer alan gecerli mobil cihazların bir listesidir.
Bir mobil cihazın calındıgı bildirilmisse veya cihazın turu uygun degilsecalısmasına izin verilmez.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 67 / 95
Yetkilendirme Merkezi (AuC: Authentication Centre)
Kullanıcıların SIM kartlarındaki gizli anahtarın (Ki kodu) kopyasınıiceren bir veritabanıdır.
Radyo baglantısı uzerinden yetkilendirme ve sifreleme icin kullanılır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 68 / 95
Hareketlilik Yonetimi
Cagrı gondermesi ve alması icin mobil cihazın yeri sebeke tarafındanbilinmelidir.
Her hucre kendi yayın kanalından kendi global kimligini yayınlar.
Bu global kimlik biriciktir.
Mobil cihaz bu kimligi konumlandırma amacıyla kullanır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 69 / 95
Hareketlilik Yonetimi
Sebeke tum aktif mobil cihazların konum kayıtlarını dinamik olaraktutar.
Soz konusu olan cografi konum degil, mobil cihazın mevcut hucredekikonumudur.
Mobil cihaz ulke icinde veya yurtdısında hareket halinde olabilir(Dolasım: roaming).
Ulkemizde yurtici dolasım hakim operator tarafındanengellenmektedir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 70 / 95
Hareketlilik Yonetimi
Mobil cihaz hareket halindeyken baz istasyonundan mobil cihaza gelensinyal ve mobil cihazdan baz istasyonuna gelen sinyal dalgalanır.
Mobil cihaz ve baz istasyonu sinyal siddetini izler.
Mobil cihaz olctugu sinyal siddetini periyodik olarak sebekeye bildirir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 71 / 95
Hareketlilik Yonetimi
Mobil cihaz yakın cevredeki hucrelerin siddetini de izler.
Bir baz istasyonundan gelen sinyal cok zayıflarsa, mobil cihaz birbaska hucredeki baz istasyonuna devredilir (Devir teslim).
Devir teslim sırasında gorusmenin kesilmemesi sebeke tarafındangaranti edilmelidir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 72 / 95
GSM Hava Arayuzu
20 MHz
890
MHz
915
MHz
935
MHz
960
MHz
Mobil Istasyon Iletimdedir
Uplink
Baz Istasyonu Iletimdedir
Downlink
Mobil cihaz dusuk frekansta iletim yapar.
Dusuk frekanslarda elektromanyetik dalganın zayıflaması daha azdır.
Baz istasyonu yuksek guc uretebildigi icin dalga zayıflaması onemtasımaz.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 73 / 95
GPRS Sistemi
GSM sistemlerinde abone sayıları yuksek rakamlara ulasmıstır.
Aboneler ses dısında katma degerli hizmetler talep etmeye baslamıstır.
Ancak bu hizmetler devre anahtarlamalı yapısı nedeniyle GSMaltyapısı tarafından desteklenmemektedir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 74 / 95
GPRS Sistemi
GPRS bir veri hizmetidir ve trafik sebekede paketler halinde gonderilir.
IPv4 veya IPv6 paketleri kullanılır.
GPRS sistemi 3G’ye dogru evrimsel bir adımdır ve genellikle 2.5Golarak adlandırılır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 75 / 95
GPRS Sistemi
GPRS sisteminde surekli baglantı soz konusudur.
Ilk baglantıdan sonraki baglantılar hemen hemen anında gerceklesir.
GSM sisteminde veya sabit telefonda ise her yeni baglantıda onemlioranda gecikme soz konusudur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 76 / 95
GPRS Sistemi
GPRS sistemi var olan GSM sebekesi uzerine paket anahtarlamalısebeke hizmetlerinin eklenmesi ile calısır.
Kullanıcı ses icin GSM sebekesini kullanmaya devam eder.
Veri transferi gerektiginde GPRS uzerinden iletim yapılır.
Boylece, mevcut baz istasyonu altyapısı tekrar kullanılabilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 77 / 95
GPRS Sistemi
SGSN abonenin yetkilendirilmesinden ve mobil cihaza giden gelenverinin sifrelenmesinden ve sifresinin cozulmesinden sorumludur.
GSM sisteminde sifreleme/sifre cozme mobil cihaz ile baz istasyonuarasındadır.
Standart bir SIM kartı olan bir mobil cihaz GPRS sebekesine baglanıpoperatorun izin verdigi hizmetlerden faydalanabilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 78 / 95
GPRS Sistem Mimarisi
MS BTS BSC
BSS
MSC/VLR GMSC
NSS
PSTN
HLR AuC EIR
SGSN
Anahtar
GGSN
CG LIG DNS
GPRS IP Omurgası
Internet
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 79 / 95
GPRS Sebeke Elemanları
GPRS sebekesi buyuk olcude var olan GSM altyapısını kullanır.
HLR, AuC, ve EIR birimlerinde yazılım guncellemesi gerekebilir.
GPRS omurga sebekesindeki farklı cihazlar birbirine Ethernet anahtarıile baglanır.
GPRS sisteminin var olan GSM sistemi uzerinde calısabilmesi icinekstra sebeke elemanları gereklidir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 80 / 95
GPRS Hizmet Destek Dugumu(SGSN: Serving GPRS Support Node)
SGSN kendi baz istasyonu altsisteminde (BSS) yer alan mobilcihazlara hizmet verir.
Yetkilendirme ve hareketlilik yonetimi saglar.
MSC/VLR’nin devre anahtarlı sebeke icin yaptıgını SGSN paketanahtarlı sebeke icin yapar.
Bir mobil cihaz paket anahtarlı olarak baglandıgında, SGSN mobilcihazın hucre icindeki konumunu takip eder.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 81 / 95
GPRS Hizmet Destek Dugumu(SGSN: Serving GPRS Support Node)
SGSN, GGSN’ye ve diger SGSN’lere IP sebekesi uzerinden baglanır.
Bir mobil cihaz oturum yonetimi baglantısı kapsamında acıldıgındaSGSN ve ilgili GGSN ile baglantı kurulur.
Boylece mobil cihaz bir dıs sebeke ile veri alısverisi yapabilir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 82 / 95
GPRS Hizmet Destek Dugumu(SGSN: Serving GPRS Support Node)
SGSN’de dinamik bir veritabanı bulunur.
Bu veritabanında guncel mobil cihazlar hakkında bilgi depolanır.
Bu veritabanında cihazın konumu, guvenlik bilgisi, ucretlendirmebilgisi, guncel baglantılar, servis kalitesi gibi bilgiler bulunur.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 83 / 95
Gecit GPRS Destek Dugumu(GGSN: Gateway GPRS Support Node)
GGSN mobil cihazla harici paket anahtarlamalı sebeke arasında birarayuzdur.
Mobil cihaz icin harici bir sebekeden paketler geldiginde bu paketleriGGSN alır ve mobil cihaza yonlendirilmek uzere dogru SGSN’yeaktarır.
GGSN’nin sadece mobil cihaza hizmet veren SGSN’nin adresinibilmesi yeterlidir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 84 / 95
Ucretlendirme Gecidi (CG: Charging Gateway)
Operatorun faturalandırma sistemine baglantı saglar.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 85 / 95
Yasal Erisim Gecidi (LIG: Lawful Interception Gateway)
GPRS omurgası uzerinden gecen trafigin bir kopyasının yasaldenetleyici kuruma aktarılmasını saglar.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 86 / 95
Alan Adı Sistemi (DNS: Domain Name System)
Erisim noktası isminin IP adresine cevrilmesini saglar.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 87 / 95
UMTS Sistem Mimarisi
MS BTS BSC
BSS
3G MSC/VLR GMSC
Devre Cekirdegi
PSTN
HLR AuC EIR
UE WBTS RNC
RAN
SGSN GGSN
IP
Omurgası
Paket Cekirdegi
Internet
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 88 / 95
UMTS Sistemi
UMTS sistemindeki esaslı degisim radyo erisim sebekesindedir (RAN:Radio Access Network).
Hava arayuzu icin WCDMA kullanılır ve iletim icin asenkron transfermodu (ATM) kullanılır.
Aynı sebeke uzerinde ses, video ve veri tasımak icin bu degisiklikleryapılmıstır.
Cekirdek sebeke hemen hemen degismeden kalır, sadece yazılımguncellemeleri yapılır.
Radyo sebekesi kontroloru (RNC), 3G SGSN’ye veriyi IP kullanarakaktarır.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 89 / 95
WCDMA Baz Istasyonu (WBTS: WCDMA Base Station)
Bir WBTS her biri iki tasıyıcılı 6 sektoru destekleyebilir.
WBTS hava arayuzu ile iletim sebekesi arasındaki sonlanmanoktasıdır.
WBTS’nin hem WCDMA’yı ve hem de ATM’yi desteklemesi gerekir.
WBTS, WCDMA hava arayuzunu desteklemek icin gerekli sinyalisleme fonksiyonlarını saglamalıdır.
Bu husus karmasıklıgın ortaya cıktıgı yerdir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 90 / 95
Radyo Sebekesi Kontroloru(RNC: Radio Network Controller)
RNC yeni erisim sebekesinin kalbidir.
Butun sebeke operasyon kararları burada alınır.
RNC merkezinde yuksek hızlı paket anahtarı bulunur.
Boylece makul bir trafik miktarı desteklenir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 91 / 95
Radyo Sebekesi Kontroloru(RNC: Radio Network Controller)
RNC kendisine baglı tum WBTS’lerden sorumludur.
Paket ve devre cekirdek sebekelere, MSC’ye ve SGSN’ye baglantısaglar.
Diger RNC’lere de baglanabilir (UMTS sisteminin yeni bir ozelligi).
Kararların cogu yazılım tabanlıdır, dolayısıyla yuksek islem kapasitesigereklidir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 92 / 95
3G Mobil Anahtarlama Merkezi(3G MSC: 3G Mobile Switching Centre)
3G MSC tarafından oynanan rol GSM’de oldugu gibidir.
Sesin farklı protokoller arasındaki donusumunu gerceklestirir.
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 93 / 95
3G ve Otesi
1G
2G (GSM ve FDMA/TDMA)
2.5G (GPRS)
3G (UMTS; CDMA)
3.5G (HSPDA; HSPDA+)
Hemen hemen 4G (LTE; OFDMA)
4G (LTE Advanced)
Erkan AFACAN (Gazi Univ. Muh. Fak.) GSM Sistemleri 94 / 95