3G GSM Sistemleri

GSM Sistemleri
Do¸.Dr. Erkan AFACAN
c
¨
Gazi Universitesi
M¨hendislik Fak¨ltesi
u
u
Elektrik-Elektronik M¨hendisli˘i B¨l¨m¨
u
g ou u
Maltepe, Ankara

4 Kasım 2013

¨
Erkan AFACAN (Gazi Univ. M¨h. Fak.)
u

GSM Sistemleri

1 / 95

Ana Hatlar

1

Antenler

2

GSM Sistemi
Temel Kavramlar
GSM Sisteminin Geli¸imi
s
¨
GSM Sebekelerinin Ozellikleri
¸
GSM Sistem Mimarisi
GPRS Sistem Mimarisi
UMTS Sistem Mimarisi

¨
u

GSM Sistemleri

2 / 95

Anten

Bir anten radyo dalgalarını g¨ndermek ya da almak i¸in kullanılan bir
o
c
ara¸tır.
c

¨
u

GSM Sistemleri

3 / 95

GSM Sistemleri

4 / 95

Anten T¨rleri
u

¨
u

¨ u uu
I¸ıma Or¨nt¨s¨
s

Antenin ı¸ıma ¨zelliklerinin uzay koordinatlarına ba˘lı olarak graﬁksel
s
o
g
g¨sterimidir.
o
I¸ıma ¨r¨nt¨s¨ g¨¸ veya alan ¸iddeti cinsinden ¸izdirilebilir.
s
o u u u uc
s
c

¨
u

GSM Sistemleri

5 / 95

˙
Izotropik Anten

˙
Izotropik anten, b¨t¨n y¨nlerde e¸it ı¸ıma yapan varsayımsal bir
uu o
s s
antendir.

¨
u

GSM Sistemleri

6 / 95

Omnidireksiyonel Anten

Omnidireksiyonel anten azimut (yer) d¨zleminde y¨ns¨z, y¨kselme
u
o u
u
d¨zleminde y¨nl¨d¨r.
u
o u u

¨
u

GSM Sistemleri

7 / 95

Alan B¨lgeleri
o

Reaktif yakın alan
R < 0.62

D3
λ

R: Antenle ¨l¸um noktası arasındaki mesafe (metre)
o c¨
λ: Dalgaboyu (metre)
D: Antenin en b¨y¨k ﬁziksel boyutu (metre)
u u

¨
u

GSM Sistemleri

8 / 95

Alan B¨lgeleri
o

Fresnel B¨lgesi
o
0.62

¨
u

D3
2D 2
≤R<
λ
λ

GSM Sistemleri

9 / 95

Alan B¨lgeleri
o

Uzak Alan (Fraunhofer) B¨lgesi
o
2D 2
R>
λ
Uzak alanda a¸ısal alan da˘ılımı mesafeden ba˘ımsızdır.
c
g
g

¨
u

GSM Sistemleri

10 / 95

G¨venlik Mesafesi
u

G¨venlik mesafesi
u

√
d=

30 · P · 10G /10
E

P: Cihaz cıkı¸ g¨c¨ (Watt)
¸ s u u
G : Anten kazancı (dBi)
E : Tek bir cihaz i¸in elektrik alan limit de˘eri (Volt/metre)
c
g
d: G¨venlik mesafesi (metre)
u

¨
u

GSM Sistemleri

11 / 95

D¨zlemde A¸ı (Radyan)
u
c

r
1 rad
r

Toplam d¨zlemsel a¸ı 2π’dir (360◦ ).
u
c

¨
u

GSM Sistemleri

12 / 95

Katı A¸ı (Steradyan)
c

Alan = r 2

r

1 steradyan

Toplam katı a¸ı 4π’dir (720◦ ).
c

¨
u

GSM Sistemleri

13 / 95

I¸ıma Siddeti
s
¸

I¸ıma ¸iddeti, verilen bir y¨n i¸in birim katı a¸ı ba¸ına antenin ı¸ıdı˘ı
s
s
o c
c
s
s g
g¨¸t¨r.
uc u
I¸ıma ¸iddeti bir uzak alan parametresidir.
s
s
Bu nedenle ¨l¸umlerin uzak alanda yapılması gerekir.
o c¨
Yakın alanda yapılan ¨l¸umler kendi ba¸ına anlamsızdır.
o c¨
s
Bu ¨l¸umlerin yakın alan–uzak alan d¨n¨¸um¨ ile uzak alan
o c¨
o us ¨ u
de˘erlerine d¨n¨¸t¨r¨lmesi gerekir.
g
o us u u

¨
u

GSM Sistemleri

14 / 95

I¸ıma Siddeti
s
¸

I¸ıma ¸iddeti
s
s

Ana kulak

Yan kulak
Yan kulak

Arka kulak

θ

π

0

¨
u

GSM Sistemleri

π
15 / 95

Y¨nelticilik (Direktivite)
o

D=

Birim katı a¸ıdan ı¸ınan g¨c
c
s
u¸
Birim katı a¸ıdan ı¸ınan ortalama g¨¸
c
s
uc

Y¨nelticilik, D, birimsizdir.
o

¨
u

GSM Sistemleri

16 / 95

Kazan¸
c

G = 4π

Birim katı a¸ıdan ı¸ınan g¨c
c
s
u¸
Giri¸ g¨c¨
s u u

G = Anten verimi × Y¨nelticilik
o

G = ηe D

¨
u

GSM Sistemleri

17 / 95

Anten H¨zmesi
u

Bir antenin ı¸ıma ¨r¨nt¨s¨ndeki ana kulaktır.
s
ou uu

¨
u

GSM Sistemleri

18 / 95

Yarı G¨¸ H¨zme Geni¸li˘i
uc u
s g

I¸ıma ¸iddetinin maksimum de˘erinin yarısına d¨¸t¨˘u y¨nler
s
s
g
u s ug ¨ o
arasındaki a¸ı.
c

¨
u

GSM Sistemleri

19 / 95

Yarı G¨¸ H¨zme Geni¸li˘i
uc u
s g
I¸ıma ¸iddeti
s
s
1

0.5

θ

π

π
Yarı g¨¸ h¨zme geni¸li˘i
uc u
s g

¨
u

GSM Sistemleri

20 / 95

Bant Geni¸li˘i
s g

Anten performansının bazı karakteristiklere g¨re belirli bir standarda
o
uydu˘u frekans aralı˘ı.
g
g

¨
u

GSM Sistemleri

21 / 95

¨
Uzak Alan (Ornek)
Boyutları 130 cm × 26 cm olan ve f = 900 MHz’te ¸alı¸an bir GSM
c s
baz istasyonu anteni i¸in uzak alan b¨lgesinin sınırını hesaplayınız.
c
o
Dalga boyu
3 × 108
1
c
300
λ= =
=
= ≈ 0.33 metre
f
900 × 106
900
3
Uzak alan sınırı
2D 2
2(1.3)2
R=
=
= 10.14 metre
λ
0.33
Bu ifade baz istasyonu anteninin cıkı¸ g¨c¨nden ba˘ımsızdır.
¸ s u u
g
¨
u

GSM Sistemleri

22 / 95

¨
G¨venlik Mesafesi (Ornek)
u

Bir baz istasyonu anteni i¸in cihaz cıkı¸ g¨c¨ 40 Watt, anten kazancı
c
¸ s u u
15.5 dBi, calı¸ma frekansı 900 MHz olarak verilmektedir. Bu anten
¸ s
i¸in g¨venlik mesafesini hesaplayınız.
c
u
Y¨netmeli˘e g¨re 900 MHz’de tek bir cihaz i¸in elektrik alan limit
o
g o
c
de˘eri E = 10.23 Volt/m’dir.
g
G¨venlik mesafesi
u
√
√
G /10
30 · P · 10
30 · 40 · 1015.5/10
d=
=
= 20.17 metre
E
10.23

¨
u

GSM Sistemleri

23 / 95

GSM Sistemi

GSM: Global System for Mobile Communications
(Mobil ˙ sim i¸in K¨resel Sistem)
Ileti¸
c
u
1982 yılında GSM calı¸ma grubu kurulmu¸tur.
¸ s
s
1991 yılında ilk GSM sistemi Avrupa’da kullanıma hazır hale gelmi¸tir.
s
1994 yılı Subat ayında T¨rkiye’nin ilk GSM ¸ebekesi Turkcell hizmete
¸
u
s
ba¸lamı¸tır.
s
s

¨
u

GSM Sistemleri

24 / 95

Erlang

Ses devrelerinde standart kapasite ¨l¸us¨ olarak Erlang kullanılır.
o c¨ u
Erlang bir saat i¸erisindeki toplam ses traﬁ˘inin bir ¨l¸us¨d¨r.
c
g
o c¨ u u
1 Erlang telefonda bir saat konu¸an bir kullanıcıya e¸de˘erdir.
s
s g

¨
u

GSM Sistemleri

25 / 95

¨
Ornek (Erlang)

Bir saatlik s¨rede 45 ¸a˘rı olsun ve her g¨r¨¸me 3 dakika s¨rs¨n.
u
c g
o us
u u
Bu durumda toplam 45 × 3 = 135 dakikalık g¨r¨¸me yapılmı¸tır.
o us
s
Bu

135
= 2.25 Erlang
60

yapar.

¨
u

GSM Sistemleri

26 / 95

GSM Sisteminin UMTS Sistemine Evrilmesi

2G

GSM

2.5G

3G
UMTS
WCDMA

GPRS

EDGE

¨
u

GSM Sistemleri

27 / 95

Anahtarlama Y¨ntemleri
o

Devre anahtarlamada kullanıcıya bir hat tahsis edilir
G¨r¨¸me s¨resi boyunca bu hat a¸ık kalır.
o us
u
c
Paket anahtarlamada ses ve veri paketlere ayrılır.
Her bir paket farklı yollardan ve farklı zamanlarda hedefe g¨nderilir.
o

¨
u

GSM Sistemleri

28 / 95

Verinin Paketlere Ayrılması

Veri

H paket4

H paket3

¨
u

H paket2

H paket1

GSM Sistemleri

29 / 95

Paket Anahtarlamalı Sebeke
¸

Kaynak

+ H pa
ket
4
+

+

H paket1

+

H
e
pak
t3

+

¨
u

H paket2

GSM Sistemleri

+

+

Hedef

30 / 95

Devre Anahtarlamalı Sebeke
¸

Kaynak

+ H pa
ket
4
+

H paket3

+

+
H
et2
pak

+

¨
u

+

H paket1

+

Hedef

GSM Sistemleri

31 / 95

2G Sistemi: GSM

Devre anahtarlama
Ses ve d¨¸uk hızlı veri (14.4 kbps)
us¨
GSM sistemi sesli ¸a˘rılar i¸in tasarlanmı¸ ve optimize edilmi¸tir.
c g
c
s
s

¨
u

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 ¸¨z¨m¨ olarak g¨r¨lmektedir.
co u u
ou

¨
u

GSM Sistemleri

33 / 95

3G: UMTS

Devre ve paket anahtarlama
Ses ve y¨ksek hızlı veri
u
Dururken: 2 Mbps veri hızı
Hareket halinde: 384 kbps veri hızı

¨
u

GSM Sistemleri

34 / 95

¨
¸

Tablo: GSM ¸ebekelerinin ¨zellikleri
s
o

Sistem
Uplink (MHz)
Downlink (MHZ)
Dalgaboyu
Bant geni¸li˘i
s g
Kanal aralı˘ı
g
Kanal sayısı

GSM 900
890 – 915
935 – 960
≈ 33 cm
25 MHz
200 kHz
124

DCS 1800
1710 – 1785
1805 – 1880
≈ 17 cm
75 MHz
200 kHz
374

PCS 1900
1850 – 1910
1930 – 1990
≈ 16 cm
60 MHz
200 kHz
299

Uplink: Cep telefonundan baz istasyonuna do˘ru
g
Downlink: Baz istasyonundan cep telefonuna do˘ru
g

¨
u

GSM Sistemleri

35 / 95

¨
¸

DCS 1800: Digital Communication System 1800
PCS 1900: Personal Communication System 1900

¨
u

GSM Sistemleri

36 / 95

Kanal Sayısının Hesaplanması

GSM 900 ¸ebekesi i¸in kanal sayısı
s
c
Kanal sayısı =

25 MHz
Bant geni¸li˘i
s g
=
= 125
Kanal aralı˘ı
g
200 kHz

ile verilir.
Bir kanal g¨venlik bandı olarak kullanılır.
u
Dolayısıyla kanal sayısı 125-1=124 olarak bulunur.

¨
u

GSM Sistemleri

37 / 95

Kanal Sayısının Hesaplanması

DCS 1800 ¸ebekesi i¸in kanal sayısı
s
c
Kanal sayısı =

Bant geni¸li˘i
s g
75 MHz
=
= 375
Kanal aralı˘ı
g
200 kHz

ile verilir.
Bir kanal g¨venlik bandı olarak kullanılır.
u
Dolayısıyla kanal sayısı 375-1=374 olarak bulunur.

¨
u

GSM Sistemleri

38 / 95

¨
3G GSM Sebekelerinin Ozellikleri
¸

Tablo: 3G GSM ¸ebekesinin ¨zellikleri
s
o

Uplink (MHz)
Downlink (MHz)

¨
u

UMTS TDD
1900 – 1920
2010 – 2025

UMTS FDD
1920 – 1980
2110 – 2170

GSM Sistemleri

39 / 95

Frekans B¨lmeli Coklu Eri¸im (FDMA)
o
¸
s

FDMA y¨nteminde frekans bandı farklı kanallara ayrılır.
o
Sistemde her kullanıcıya bir frekans kanalı tahsis edilir.

¨
u

GSM Sistemleri

40 / 95

Frekans B¨lmeli Coklu Eri¸im (FDMA)
o
¸
s

frekans
8. kanal
7. kanal
6. kanal
5. kanal
4. kanal
3. kanal
2. kanal
1. kanal
zaman

¨
u

GSM Sistemleri

41 / 95

Zaman B¨lmeli Coklu Eri¸im (TDMA)
o
¸
s

TDMA y¨nteminde frekans kanalı zaman dilimlerine ayrılır.
o
Bir kullanıcıya bir zaman dilimi tahsis edilir ve bu periyodik olarak
tekrarlanır.
GSM sisteminde hem FDMA ve hem de TDMA kullanılır.

¨
u

GSM Sistemleri

42 / 95

Zaman B¨lmeli Coklu Eri¸im (TDMA)
o
¸
s

frekans

1. kn

2. kn

3. kn

4. kn

5. kn

6. kn

7. kn

8. kn
zaman

¨
u

GSM Sistemleri

43 / 95

Kapsama Alanı (H¨cre)
u

Kapsama alanı farklı h¨crelere (cell) ayrılır.
u
Her bir h¨crede farklı bir frekans (frekans kanalı) kullanılır.
u
Bir h¨crede kullanılan frekans TDMA y¨ntemi ile zaman dilimlerine
u
o
ayrılır.

¨
u

GSM Sistemleri

44 / 95

H¨cresel Frekansın Yeniden Kullanımı
u

B
G

B
G

C
A

F

C
A

F
D

E

D
E

B
G

C
A

F

D
E

¨
u

GSM Sistemleri

45 / 95

Kod B¨lmeli Coklu Eri¸im (CDMA)
o
¸
s

GSM sisteminde bir h¨crede belli bir zamanda sadece bir kullanıcı
u
iletimde bulunur.
Di˘er kullanıcılar suskun halde sıra beklerler.
g
CDMA y¨nteminde b¨t¨n kullanıcılar aynı anda aynı frekansı
o
uu
kullanırlar.
Her kullanıcıya farklı bir kod tahsis edilir.
Kodlar sayesinde kullanıcılar alıcıda birbirinden ayırt edilir.

¨
u

GSM Sistemleri

46 / 95

o
¸
s

GSM’de b¨t¨n kullanıcılar sessizdir.
uu
Her kullanıcı belli bir s¨re konu¸ur.
u
s
˙ kullanıcı aynı anda konu¸maz.
Iki
s
CDMA y¨nteminde b¨t¨n kullanıcılar aynı anda konu¸ur.
o
uu
s
Her kullanıcı ayrı bir dil (kod) konu¸ur.
s

¨
u

GSM Sistemleri

47 / 95

o
¸
s

CDMA y¨nteminde y¨ksek veri hızları i¸in mobil cihaz baz
o
u
c
istasyonuna yakın olmalıdır.

¨
u

GSM Sistemleri

48 / 95

Sekt¨rler
o

Tek h¨creli bir baz istasyonu i¸in ı¸ıma ¨r¨nt¨s¨ omnidireksiyoneldir.
u
c s
ou uu
3 sekt¨rl¨ bir baz istasyonu i¸in her anten 120◦ ’lik bir b¨lgeyi
o u
c
o
aydınlatır.

¨
u

GSM Sistemleri

49 / 95

Omnidireksiyonel Antenle Tek Bir Sekt¨r¨n Kapsanması
ou

¨
u

GSM Sistemleri

50 / 95

¨c
Y¨nl¨ Antenlerle U¸ Sekt¨r¨n Kapsanması
o u
ou

A
B
C

¨
u

GSM Sistemleri

51 / 95

Devir Teslim

TDMA/FDMA y¨ntemlerinde devir teslim i¸in ¨nce ba˘lantı kesilir.
o
c o
g
Daha sonra yeni bir h¨cre ile ba˘lantı kurulur.
u
g
Cunk¨ h¨creler farklı frekansta ¸alı¸maktadır.
¸¨ u u
c s
CDMA y¨nteminde b¨t¨n h¨creler aynı frekansta ¸alı¸ır.
o
uu u
c s
Dolayısıyla aktif ba˘lantı kesilmeden yeni bir ba˘lantı kurulabilir.
g
g

¨
u

GSM Sistemleri

52 / 95

Zayıﬂama ve G¨¸ Kontrol¨
uc
u

CDMA y¨nteminde farklı kullanıcılar aynı anda iletim yapar.
o
Kullanıcıların yayılma karakteristikleri birbirinden farklıdır.
Uzaktaki bir kullanıcı baz istasyonuna yakın bir kullanıcı tarafından
engellenebilir.
Buna yakın-uzak problemi denir

¨
u

GSM Sistemleri

53 / 95

Zayıﬂama ve G¨¸ Kontrol¨
uc
u

Yakın-uzak probleminin ustesinden gelmek i¸in g¨¸ kontrol
¨
c
uc
mekanizması gereklidir.
G¨¸ kontrol¨ alıcıya gelen sinyallerin hemen hemen e¸it g¨¸te olmasını
uc
u
s uc
sa˘lar.
g
WCDMA sisteminde saniyede 1500 kez g¨c kontrol¨ yapılır.
u¸
u

¨
u

GSM Sistemleri

54 / 95

GSM Sistem Mimarisi

BSS

NSS

PSTN
MS

BTS

BSC

TRAU MSC/VLR GMSC
HLR

¨
u

AuC

EIR

GSM Sistemleri

55 / 95

Mobil ˙
Istasyon = Cep Telefonu (MS: Mobile Station)

Mobil istasyon, mobil cihaz ve SIM karttan olu¸ur.
s
SIM kart, IMSI numarası ve gizli bir ¸ifreleme anahtarı olan Ki kodunu
s
i¸erir.
c
IMSI numarası ¸ebekede aboneyi tanımlamak uzere kullanılır.
s
¨
Mobil cihaz IMEI numarası ile tanımlanır.
Her mobil cihazın IMEI numarası kendine ¨zg¨d¨r.
o u u
˙
Ikiden fazla cihaz aynı IMEI numarasına sahipse bunlardan birisi
klonlanmı¸tır.
s

¨
u

GSM Sistemleri

56 / 95

Mobil ˙
Istasyon = Cep Telefonu (MS: Mobile Station)

IMSI ve IMEI numaraları birbirinden ba˘ımsızdır.
g
Ancak bazı operat¨rler mobil cihazları kilitleyebilmektedir.
o
IMEI numarası ve IMSI numarası 15 rakamlıdır.

¨
u

GSM Sistemleri

57 / 95

Baz ˙
Istasyonu Altsistemi (BSS: Base Station Subsystem)

BSS, baz alıcı verici istasyonunu (BTS), baz istasyonu
kontrol¨r¨n¨ (BSC), iletim kodlama ve hız uyarlama birimini (TRAU)
ou u
i¸erir.
c

¨
u

GSM Sistemleri

58 / 95

Baz Alıcı Verici ˙
Istasyonu (BTS: Base Transceiver Station)

BTS’deki radyo alıcı vericileri h¨creyi tanımlar ve mobil istasyon ile
u
radyo ba˘lantısını y¨netir.
g
o
Her bir alıcı verici aynı anda 7 kullanıcıya hizmet verebilir.
Kanallardan birisi de kontrol ama¸lı kullanılır.
c
7’den fazla kullanıcı ¸ebekeye ba˘lanmak isterse me¸gul tonu alır.
s
g
s

¨
u

GSM Sistemleri

59 / 95

Baz Alıcı Verici ˙
Istasyonu (BTS: Base Transceiver Station)

Bir h¨credeki e¸zamanlı kullanıcı sayısını artırmak i¸in alıcı verici
u
s
c
sayısını veya frekans sayısını artırmak gerekir.
Bir mobil cihaz bir h¨creden ba¸ka bir h¨creye ge¸ti˘inde BTS
u
s
u
c g
de˘i¸ebilir.
gs
GSM sisteminde bir mobil cihaz belli bir anda sadece bir BTS’ye
ba˘lıdır.
g
BTS radyo ba˘lantısının ¸ifrelenmesinden de sorumludur.
g
s

¨
u

GSM Sistemleri

60 / 95

Baz ˙
Istasyonu Kontrol¨r¨ (BSC: Base Station Controller)
ou

BSC bir veya daha fazla BTS i¸in radyo kaynaklarını y¨netir.
c
o
Radyo kanalının kurulumu, frekans atlama, devir teslim i¸lemlerini
s
y¨netir.
o
Devir teslim sırasında BSC de˘i¸ebilir.
gs

¨
u

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 ¸ıkarır.
¨
c

¨
u

GSM Sistemleri

62 / 95

Sebeke Anahtarlama Altsistemi
¸
(NSS: Network Switching Subsystem)

NSS, GSM sisteminin devre anahtarlamalı kısmını olu¸turur.
s
Temel birimler: Mobil Anahtarlama Merkezi (MSC), Kalıcı Konum
K¨t¨˘u (HLR), Ziyaret¸i Konum K¨t¨˘u (VLR)
u ug ¨
c
u ug¨
Dola¸ımdaki aboneler i¸in HLR dahili ¸ebekededir.
s
c
s
Dola¸ımdaki aboneler i¸in veri de˘i¸ toku¸u uluslarası sınırlardan
s
c
gs
s
ge¸mek zorunda kalabilir.
c
MSC ve VLR genellikle birliktedir ve ziyaret edilen ¸ebekede yer alır.
s

¨
u

GSM Sistemleri

63 / 95

Mobil Anahtarlama Merkezi
(MSC: Mobile Switching Centre)

MSC anahtarlama d¨˘um¨ olarak ¸alı¸ır.
ug¨ u
c s
Mobil abone i¸in gerekli fonksiyonları sa˘lar.
c
g
Mobil cihaz a¸ıldı˘ında ve ¸ebekeye ba˘lanmak istedi˘inde, bu istek
c g
s
g
g
MSC tarafından ger¸ekle¸tirilir.
c
s
Kayıt, yetkilendirme, mobil cihaz i¸in konum g¨ncellemesi, ca˘rı
c
u
¸ g
y¨nlendirme i¸lemleri
o
s
Mobil ¸ebekeden sabit ¸ebekeye ba˘lantı sa˘layan bir MSC ge¸it MSC
s
s
g
g
c
(GMSC) olarak adlandırılır.

¨
u

GSM Sistemleri

64 / 95

Kalıcı Konum K¨t¨gu (HLR: Home Location Register)
u u˘¨

Mobil abone hakkında y¨netim bilgilerinin saklandı˘ı b¨y¨k bir
o
g u u
veritabanıdır.
IMSI, servis bilgisi, servis kısıtlamaları, ek hizmetler saklanır.
HLR mobil kullanıcıların konumunu bilir.

¨
u

GSM Sistemleri

65 / 95

Ziyaret¸i Konum K¨t¨gu (VLR: Visitor Location Register)
c
u u˘ ¨

VLR yakın cevresindeki abonelerle ilgili ge¸ici bilgileri saklar.
¸
c

¨
u

GSM Sistemleri

66 / 95

Cihaz Kimlik K¨t¨gu (EIR: Equipment Identity Register)
u u˘¨

Sebekede yer alan ge¸erli mobil cihazların bir listesidir.
¸
c
Bir mobil cihazın calındı˘ı bildirilmi¸se veya cihazın t¨r¨ uygun de˘ilse
¸
g
s
uu
g
¸alı¸masına izin verilmez.
c s

¨
u

GSM Sistemleri

67 / 95

Yetkilendirme Merkezi (AuC: Authentication Centre)

Kullanıcıların SIM kartlarındaki gizli anahtarın (Ki kodu) kopyasını
i¸eren bir veritabanıdır.
c
Radyo ba˘lantısı uzerinden yetkilendirme ve ¸ifreleme i¸in kullanılır.
g
¨
s
c

¨
u

GSM Sistemleri

68 / 95

Hareketlilik Y¨netimi
o

Ca˘rı g¨ndermesi ve alması i¸in mobil cihazın yeri ¸ebeke tarafından
¸ g o
c
s
bilinmelidir.
Her h¨cre kendi yayın kanalından kendi global kimli˘ini yayınlar.
u
g
Bu global kimlik biriciktir.
Mobil cihaz bu kimli˘i konumlandırma amacıyla kullanır.
g

¨
u

GSM Sistemleri

69 / 95

o

Sebeke t¨m aktif mobil cihazların konum kayıtlarını dinamik olarak
¸
u
tutar.
S¨z konusu olan co˘raﬁ konum de˘il, mobil cihazın mevcut h¨credeki
o
g
g
u
konumudur.
Mobil cihaz ulke i¸inde veya yurtdı¸ında hareket halinde olabilir
¨
c
s
(Dola¸ım: roaming).
s
¨
Ulkemizde yurti¸i dola¸ım hakim operat¨r tarafından
c
s
o
engellenmektedir.

¨
u

GSM Sistemleri

70 / 95

o

Mobil cihaz hareket halindeyken baz istasyonundan mobil cihaza gelen
sinyal ve mobil cihazdan baz istasyonuna gelen sinyal dalgalanır.
Mobil cihaz ve baz istasyonu sinyal ¸iddetini izler.
s
Mobil cihaz ¨l¸t¨˘u sinyal ¸iddetini periyodik olarak ¸ebekeye bildirir.
o c ug¨
s
s

¨
u

GSM Sistemleri

71 / 95

o

Mobil cihaz yakın ¸evredeki h¨crelerin ¸iddetini de izler.
c
u
s
Bir baz istasyonundan gelen sinyal cok zayıﬂarsa, mobil cihaz bir
¸
ba¸ka h¨credeki baz istasyonuna devredilir (Devir teslim).
s
u
Devir teslim sırasında g¨r¨¸menin kesilmemesi ¸ebeke tarafından
o us
s
garanti edilmelidir.

¨
u

GSM Sistemleri

72 / 95

GSM Hava Aray¨z¨
u u

20 MHz
Mobil ˙
Istasyon ˙
Iletimdedir
Uplink
890
MHz

Baz ˙
Istasyonu ˙
Iletimdedir
Downlink
915
MHz

935
MHz

960
MHz

Mobil cihaz d¨¸uk frekansta iletim yapar.
us¨
D¨¸uk frekanslarda elektromanyetik dalganın zayıﬂaması daha azdır.
us ¨
Baz istasyonu y¨ksek g¨¸ uretebildi˘i i¸in dalga zayıﬂaması ¨nem
u
uc ¨
g c
o
ta¸ımaz.
s

¨
u

GSM Sistemleri

73 / 95

GPRS Sistemi

GSM sistemlerinde abone sayıları y¨ksek rakamlara ula¸mı¸tır.
u
s s
Aboneler ses dı¸ında katma de˘erli hizmetler talep etmeye ba¸lamı¸tır.
s
g
s
s
Ancak bu hizmetler devre anahtarlamalı yapısı nedeniyle GSM
altyapısı tarafından desteklenmemektedir.

¨
u

GSM Sistemleri

74 / 95

GPRS Sistemi

GPRS bir veri hizmetidir ve traﬁk ¸ebekede paketler halinde g¨nderilir.
s
o
IPv4 veya IPv6 paketleri kullanılır.
GPRS sistemi 3G’ye do˘ru evrimsel bir adımdır ve genellikle 2.5G
g
olarak adlandırılır.

¨
u

GSM Sistemleri

75 / 95

GPRS Sistemi

GPRS sisteminde s¨rekli ba˘lantı s¨z konusudur.
u
g
o
˙ ba˘lantıdan sonraki ba˘lantılar hemen hemen anında ger¸ekle¸ir.
Ilk g
g
c
s
GSM sisteminde veya sabit telefonda ise her yeni ba˘lantıda ¨nemli
g
o
oranda gecikme s¨z konusudur.
o

¨
u

GSM Sistemleri

76 / 95

GPRS Sistemi

GPRS sistemi var olan GSM ¸ebekesi uzerine paket anahtarlamalı
s
¨
¸ebeke hizmetlerinin eklenmesi ile calı¸ır.
s
¸ s
Kullanıcı ses i¸in GSM ¸ebekesini kullanmaya devam eder.
c
s
Veri transferi gerekti˘inde GPRS uzerinden iletim yapılır.
g
¨
B¨ylece, mevcut baz istasyonu altyapısı tekrar kullanılabilir.
o

¨
u

GSM Sistemleri

77 / 95

GPRS Sistemi

SGSN abonenin yetkilendirilmesinden ve mobil cihaza giden gelen
verinin ¸ifrelenmesinden ve ¸ifresinin c¨z¨lmesinden sorumludur.
s
s
¸o u
GSM sisteminde ¸ifreleme/¸ifre ¸¨zme mobil cihaz ile baz istasyonu
s
s
co
arasındadır.
Standart bir SIM kartı olan bir mobil cihaz GPRS ¸ebekesine ba˘lanıp
s
g
operat¨r¨n izin verdi˘i hizmetlerden faydalanabilir.
ou
g

¨
u

GSM Sistemleri

78 / 95

GPRS Sistem Mimarisi
BSS

NSS

PSTN
MS

BTS

BSC

MSC/VLR

GMSC
HLR

AuC

EIR

Anahtar
SGSN

˙
Internet
GGSN

CG

LIG

DNS

GPRS IP Omurgası

¨
u

GSM Sistemleri

79 / 95

GPRS Sebeke Elemanları
¸

GPRS ¸ebekesi b¨y¨k ¨l¸ude var olan GSM altyapısını kullanır.
s
u u o c¨
HLR, AuC, ve EIR birimlerinde yazılım g¨ncellemesi gerekebilir.
u
GPRS omurga ¸ebekesindeki farklı cihazlar birbirine Ethernet anahtarı
s
ile ba˘lanır.
g
GPRS sisteminin var olan GSM sistemi uzerinde calı¸abilmesi i¸in
¨
¸ s
c
ekstra ¸ebeke elemanları gereklidir.
s

¨
u

GSM Sistemleri

80 / 95

GPRS Hizmet Destek D¨˘um¨
ug ¨ u
(SGSN: Serving GPRS Support Node)

SGSN kendi baz istasyonu altsisteminde (BSS) yer alan mobil
cihazlara hizmet verir.
Yetkilendirme ve hareketlilik y¨netimi sa˘lar.
o
g
MSC/VLR’nin devre anahtarlı ¸ebeke i¸in yaptı˘ını SGSN paket
s
c
g
anahtarlı ¸ebeke i¸in yapar.
s
c
Bir mobil cihaz paket anahtarlı olarak ba˘landı˘ında, SGSN mobil
g
g
cihazın h¨cre i¸indeki konumunu takip eder.
u
c

¨
u

GSM Sistemleri

81 / 95

ug ¨ u

SGSN, GGSN’ye ve di˘er SGSN’lere IP ¸ebekesi uzerinden ba˘lanır.
g
s
¨
g
Bir mobil cihaz oturum y¨netimi ba˘lantısı kapsamında a¸ıldı˘ında
o
g
c g
SGSN ve ilgili GGSN ile ba˘lantı kurulur.
g
B¨ylece mobil cihaz bir dı¸ ¸ebeke ile veri alı¸veri¸i yapabilir.
o
ss
s s

¨
u

GSM Sistemleri

82 / 95

ug ¨ u

SGSN’de dinamik bir veritabanı bulunur.
Bu veritabanında g¨ncel mobil cihazlar hakkında bilgi depolanır.
u
Bu veritabanında cihazın konumu, g¨venlik bilgisi, ucretlendirme
u
¨
bilgisi, g¨ncel ba˘lantılar, servis kalitesi gibi bilgiler bulunur.
u
g

¨
u

GSM Sistemleri

83 / 95

Ge¸it GPRS Destek D¨˘um¨
c
ug ¨ u
(GGSN: Gateway GPRS Support Node)

GGSN mobil cihazla harici paket anahtarlamalı ¸ebeke arasında bir
s
aray¨zd¨r.
u u
Mobil cihaz i¸in harici bir ¸ebekeden paketler geldi˘inde bu paketleri
c
s
g
GGSN alır ve mobil cihaza y¨nlendirilmek uzere do˘ru SGSN’ye
o
¨
g
aktarır.
GGSN’nin sadece mobil cihaza hizmet veren SGSN’nin adresini
bilmesi yeterlidir.

¨
u

GSM Sistemleri

84 / 95

¨
Ucretlendirme Ge¸idi (CG: Charging Gateway)
c

Operat¨r¨n faturalandırma sistemine ba˘lantı sa˘lar.
ou
g
g

¨
u

GSM Sistemleri

85 / 95

Yasal Eri¸im Ge¸idi (LIG: Lawful Interception Gateway)
s
c

GPRS omurgası uzerinden ge¸en traﬁ˘in bir kopyasının yasal
¨
c
g
denetleyici kuruma aktarılmasını sa˘lar.
g

¨
u

GSM Sistemleri

86 / 95

Alan Adı Sistemi (DNS: Domain Name System)

Eri¸im noktası isminin IP adresine ¸evrilmesini sa˘lar.
s
c
g

¨
u

GSM Sistemleri

87 / 95

UMTS Sistem Mimarisi
BSS

Devre Cekirde˘i
¸
g

PSTN
MS

BTS

BSC

3G MSC/VLR
HLR

RAN

SGSN
UE

WBTS

RNC

¨
u

GMSC
AuC

IP
Omurgası

EIR

˙
Internet
GGSN

Paket Cekirde˘i
¸
g

GSM Sistemleri

88 / 95

UMTS Sistemi

UMTS sistemindeki esaslı de˘i¸im radyo eri¸im ¸ebekesindedir (RAN:
gs
s s
Radio Access Network).
Hava aray¨z¨ i¸in WCDMA kullanılır ve iletim i¸in asenkron transfer
u u c
c
modu (ATM) kullanılır.
Aynı ¸ebeke uzerinde ses, video ve veri ta¸ımak i¸in bu de˘i¸iklikler
s
¨
s
c
gs
yapılmı¸tır.
s
Cekirdek ¸ebeke hemen hemen de˘i¸meden kalır, sadece yazılım
¸
s
gs
g¨ncellemeleri yapılır.
u
Radyo ¸ebekesi kontrol¨r¨ (RNC), 3G SGSN’ye veriyi IP kullanarak
s
ou
aktarır.

¨
u

GSM Sistemleri

89 / 95

WCDMA Baz ˙
Istasyonu (WBTS: WCDMA Base Station)

Bir WBTS her biri iki ta¸ıyıcılı 6 sekt¨r¨ destekleyebilir.
s
ou
WBTS hava aray¨z¨ ile iletim ¸ebekesi arasındaki sonlanma
u u
s
noktasıdır.
WBTS’nin hem WCDMA’yı ve hem de ATM’yi desteklemesi gerekir.
WBTS, WCDMA hava aray¨z¨n¨ desteklemek i¸in gerekli sinyal
u u u
c
i¸leme fonksiyonlarını sa˘lamalıdır.
s
g
Bu husus karma¸ıklı˘ın ortaya cıktı˘ı yerdir.
s g
¸ g

¨
u

GSM Sistemleri

90 / 95

Radyo Sebekesi Kontrol¨r¨
¸
ou
(RNC: Radio Network Controller)

RNC yeni eri¸im ¸ebekesinin kalbidir.
s s
B¨t¨n ¸ebeke operasyon kararları burada alınır.
uu s
RNC merkezinde y¨ksek hızlı paket anahtarı bulunur.
u
B¨ylece makul bir traﬁk miktarı desteklenir.
o

¨
u

GSM Sistemleri

91 / 95

Radyo Sebekesi Kontrol¨r¨
¸
ou
(RNC: Radio Network Controller)

RNC kendisine ba˘lı t¨m WBTS’lerden sorumludur.
g u
Paket ve devre cekirdek ¸ebekelere, MSC’ye ve SGSN’ye ba˘lantı
¸
s
g
sa˘lar.
g
Di˘er RNC’lere de ba˘lanabilir (UMTS sisteminin yeni bir ¨zelli˘i).
g
g
o
g
Kararların co˘u yazılım tabanlıdır, dolayısıyla y¨ksek i¸lem kapasitesi
¸ g
u
s
gereklidir.

¨
u

GSM Sistemleri

92 / 95

3G Mobil Anahtarlama Merkezi
(3G MSC: 3G Mobile Switching Centre)

3G MSC tarafından oynanan rol GSM’de oldu˘u gibidir.
g
Sesin farklı protokoller arasındaki d¨n¨¸um¨n¨ ger¸ekle¸tirir.
o us¨ u u
c
s

¨
u

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)

¨
u

GSM Sistemleri

94 / 95

Referanslar

[1] C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, John Wiley &
Sons, 1982.
[2] J. Bannister, P. Mather, S. Coope, Convergence Technologies for
3G Networks, John Wiley & Sons, 2004.

¨
u

GSM Sistemleri

95 / 95

3G GSM Sistemleri

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

En vedette

En vedette (20)

3G GSM Sistemleri