WWAN Wireless Wide Area Network Kablosuz Geniş Alan Ağı

Transkript

1 WWAN Wireless Wide Area Network Kablosuz Geniş Alan Ağı 1

2 WWAN WWAN, Kablosuz Geniş Alan Ağı kablosuz veri aktarımı için kullanılan kablosuz ağ teknolojisidir. WWAN'nın kapsama alanı WMAN'a göre çok daha fazladır. CDMA(1G) GSM(2G) GPRS(2.5G) EDGE(2.75) UMTS(3G) HSPA(3.5G) HSPA+(3.75) LTE(4G) LTEA(4.5G) 5G 2

3 3

4 WWAN 4 /78 Wireless Network Technologies Bir ülke ya da dünya çapında yüzlerce veya binlerce kilometre mesafeler arasında iletişimi sağlayan ağlardır. İnternet buna klasik bir örnektir. Uzak yerleşim birimleriyle iletişimin kurulduğu bu ağlarda çok sayıda bilgisayar çalışabilir. Bu sistemler genellikle 3. Şahıs servis sağlayıcılar tarafından kontrol edildiklerinden ağ yöneticisinin kontrolü dışındadırlar. WWAN larda trafik yükünün büyük kısmı ses iletişimi, veri iletimi ve internet erişimi ile ilgilidir.

5 GSM (Global System for Mobile Communications ) Türkçesi, "mobil iletişim için küresel sistem" anlamına gelen cep telefonu iletişim protokolüdür. 5

6 GSM Mobil iletişim sisteminin en çok bilineni GSM sistemidir. Bu sistem, kullanıcılarına daha güvenli ve kaliteli bir iletişim hizmeti sunmasının yanında, uluslararası bir seyahat serbestliği ve mekan özgürlüğü de sağlamaktadır. Önceleri Avrupa Telekomünikasyon Standartlar Komitesi'nin Groupe Spéciale Mobile (Türkçe: Mobil İletişim Özel Grubu) isimli alt kuruluşunun ismini taşıyan GSM, daha sonraları sistemin küresel bir çapa ulaşmasıyla yeni adıyla anılmaya başlandı. 6

7 GSM En yaygın olan cep telefonu standardı olarak 212 ülkede 2 milyardan fazla insan tarafından kullanılmaktadır. En kullanışlı özelliklerinden birisi kullanıcıların aynı hat ile değişik ülkelerden görüşme (roaming) yapabilmeleridir. Tüm GSM standartları, hücresel ağ kullanır ve dolaşım sırasında bile hücreler arası geçiş yapma kabiliyetine sahiptir. Dolayısıyla teoride, eğer kapsama alanından çıkmazsanız, cep telefonu ile tüm dünyayı telefon konuşmasını kesmeden dolaşmak mümkündür. 7

8 GSM Cep telefonları, sesli arama, SMS, e-posta, web, TV ve program indirme gibi hizmetler için (RF) alanlarını kullanır. Bunun için en yakın baz istasyonuna bir RF sinyali gönderilir. Baz istasyonu, bu sinyali dijital telefon santraline yönlendirir. Sinyal buradan ana telefon şebekesine aktarılır. Ana şebeke, yine bir baz istasyonu aracılığıyla sinyali alıcı telefona bağlar 8

9 GSM Baz istasyonları olmadan hiçbir cep telefonu çalışmaz ve abonelerimize hizmet üretemez. Baz istasyonları, genellikle direk veya anten olarak adlandırılırlar. Çünkü bunlar, baz istasyonlarının en görünür kısımlarıdır. Cep telefonları, en iyi sinyali veren baz istasyonu ile bağlantıya geçer. Bu baz istasyonu genellikle en yakın baz istasyonudur. Kişi, baz istasyonundan uzaklaştıkça sinyal zayıflar ve telefon otomatik olarak kendi RF alan şiddeti ayarlarına döner. Böylece, baz istasyonuyla kurulan bağlantının kesilmemesi için gerekli minimum seviye korunmuş olur.

10 GSM Baz istasyonunun kapsadığı alana hücre denir. Hücreler kendi içlerinde genellikle üç sektöre bölünmüştür. Bu sektörler komşu hücrenin sektörleriyle örtüşerek kesintisiz/aralıksız bir şebeke meydana getirirler. Seyahat halindeyken sinyal sürekli olarak bir baz istasyonundan diğerine geçer ve normalde kişinin bulunduğu yere en yakın baz istasyonundan daha ileriye gitmesine gerek kalmaz. 10

11 GSM HÜCRE YAPISI 11

12 GSM Hücrenin boyutu ve şekli, onu çevreleyen alanla doğrudan ilişkilidir. Örneğin, binalar, ağaçlar ve tepeler sinyalleri bloke edebilir. Hücrelerin genişliği düz ve açık alanlarda daha büyüktür ve bu genişlik bazı yerlerde beş kilometre yarıçapa kadar çıkabilir. Kentlerde ise hücreler iki kilometrelik bir yarıçapı kapsar. Binaların yoğun olduğu yerlerde hücreler en dar kapsama alanına sahiptir. Buralarda mikro-hücre baz istasyonları kullanılarak kapsama alanları genişletilmeye çalışılır. 12

13 GSM Her baz istasyonunda eş zamanlı olarak gerçekleştirilen arama sayısı sınırlıdır. Telefon konuşmalarının yoğun olduğu alanlarda baz istasyonuna başka antenler eklenir veya bölgede ek baz istasyonları konumlandırılır. Böylece gelen ve giden arama sayısı arttırılmış olur. Bütün bunlar şu anlama gelmektedir: İnsanların daha fazla noktada cep telefonu kullanımını teşvik etmek ve hareket halindeyken de kapsama alanının devamlılığı garanti altına almak için çok sayıda baz istasyonuna ihtiyaç duyulmaktadır. 13

14 GSM 14 /78 A da hareketlilik tek hücre sınırları içerisinde nasıl olduğu gösterilmektedir. B de hareketliliğin daha fazla hücre ve mobil kullanıcı eklendiğinde hücreler arasında dolaşımın nasıl olacağı gösterilmektedir. 2G GSM teknolojisi dünyanın büyük bölümünde MHz frekans bantlarında faaliyet göstermektedir. Wireless Network Technologies Hücresel ağ ve kablosuz alıcının hücresel ilişkisi gösterilmektedir. Bir GSM şebekesi çeşitli bileşenlerden oluşur. Mobil İstasyon (Mobile Station- MS), bir Baz İstasyon Sistemi (Base Station System-BSS) ve bir Anahtarlamalı Ağ Sistemi (Network Switching System-NSS) gibi sistemlerden oluşur.

15 15

16 Hücresel Mobil İletişim Nesilleri Teknoloji Özellik Protokol 1G -Yanlızca analog ses iletişimi Çevirmeli telefon 2G 2,5G 3G -Dijital ses iletişimi -Daha çok arama imkanı -Daha az güç kullanımı -Ses iletim kalitesinde artış -Dijital veri iletimi -Basit metin mesajlaşma iletimi -E-posta kbps hızında veri iletimi -Paket anahtarlamalı veri iletimi -İnternet bağlantılarının yüksek hızlarda olmasa desteklenmesi -384 kbps hızında veri iletimi -Aynı anda çok sayıda arama kapasitesi -2.4 mbps hızında veri iletimi EDGE WAP SMS GPRS 3G 16

17 KULLANILAN FREKANS ARALIKLARI 17

18 KULLANILAN FREKANS ARALIKLARI GSM 850 GSM 900 GSM 1800 GSM 1900 GSM 2100 Bu sistemler sırasıyla 850Mhz, 900 Mhz, 1800 Mhz ve 1900 Mhz ve 2100 Mhz frekans bölgelerinde çalışmaktadır. 18

19 GSM 900 Mobil telefon 900 protokolünde MHz arasındaki frekans yukarı link adı verilen alış için, MHz arasındaki frekanslar da aşağı link adı verilen veriş için kullanılmaktadır MHz arasındaki frekanslar hücresel Mobil Telefon sistemi dışındaki hücresel sistemler tarafından kullanılmaktadır MHz arasındaki 2 MHz'lik kısım koruma bandı için bırakılmıştır. Bu 2 MHz'lik koruma bandı, alışveriş frekansları arasındaki elektromagnetik dalgalar arasında oluşabilecek girişimi önlemek amacını taşımaktadır. 19

20 GSM

21 GSM 900 Alış veriş frekansları arasındaki 45 MHz'lik fark girişim ihtimalini azaltmaktadır. Mobil telefon protokolünde frekans bandı 21

22 GSM ile 1785 MHz arasındaki frekanslar alış yukarı link, 1805 ile 1880 MHz arasındaki bantlar da veriş aşağı link RF, taşıyıcıları 200 khz aralıklarla kullanılmakta ve bu protokolün de 374 taşıyıcı bulunmaktadır. Alış ve veriş anında 95 MHz'lik bir frekans farkı vardır ile 1805 MHz frekansları arasında 20 MHz'lik koruma bandı girişimi önlemektedir. 22

23 GSM 1800 Aşağıdaki şekilde Mobil Telefon 1800 protokolünde yukarı link, aşağı link, koruma frekans bantları ile alıcı verici arasındaki frekans farkı gösterilmiştir. 23

24 GSM İLETİŞİM AĞI TOPOLOJİSİ 24

25 GSM BTS (Baz istasyonu) Hücrenin alıcı-vericilerini içerir. Sistem bileşenleri arasındaki iletişimi sağlar. GSM için radyo hattı protokolleri BTS ile mobil cihaz arasında çalışır. BSC (Baz istasyonu kontrol merkezi) radyo kaynaklarının yönetimi ile görevlidir. Ayrıca MSC (Mobile Switching Center) ile mobil cihaz arasındaki ara yüzdür. 25

26 MSC Mobile Switching Center (Anahtarlama Merkezi) Sistemin merkezi kısmı Anahtarlamanın yanında mobil abonenin tüm ihtiyaçlarını karşılar: kayıt olma, asıllama, handover, çağrı yönlendirme, sabit telefon hattına (PSTN) bağlanma Bir çok hücreden sorumludur 26

27 GSM Veritabanları HLR tüm kullanıcıların bilgilerini ve konumlarını saklar (ağ başına bir tane) VLR Roaming halindeki kullanıcıların geçici profilllerini saklar EIR Cihazlarla ilgili bilgileri tutar (IMEI ler) AUC Kullanıcıların gizli anahtarlarını saklar 27

28 GSM AĞLARINDA VERİTABANI AUC un görevi kullanıcıya ait belirli bilgilerin doğrulanmasıdır. (Parola, parola onaylaması, şifreleme vs.) EIR, kullanıcı bilgilerinin dışında olan cihaz bilgileri, üretici bilgileri, IMEI (International Mobile Station Equipment Identity:cihaz no) gibi bilgileri tutar. Çalıntı ve şüpheli cihazlar bu veritabanı üzerinden takip edilerek bulunur. IMEI, her cep telefonunu uluslararası bazda tanımlayan bir numaradır ve her IMEI numarası bir tek cihazı tanımlar. (Seri numarası gibi.) IMEI, üretici tarafından cihaza atanır ve GSM operatörü tarafından EIR veritabanına kaydedilir. IMSI, (International Mobile Subscriber Identity:abone no) GSM operatörü tarafından atanan ve kullanıcıya ait, kullanıcıyı tanımlayan bir numaradır ve SIM kart (Subscriber Identity Module) üzerinde tutulur. Bir kullanıcının bir cihazla şebekede işlem yapabilmesi için (konuşma,mesaj vs.) geçerli bir IMSI ve 28 geçerli bir IMEI ye sahip olması gerekir.

29 Konuşma Öncesi Cep tefonunu ilk açtığımız zaman kontrol kanalı üzerinden SID bilgisini dinler. (SID :System Identification Code :GSM Hizmeti Veren Firmayı Tanıtan Koddur.) Kontrol kanalı BAZ İSTASYONU ile cep telefonun karşılıklı konuştuğu özel bir frekanstır. Eğer cep telefonu dinleyebileceği bir KONTROL KANALI bulamazsa no service mesajı verir. Eğer dinlemede bir SID bilgisine rastlarsa, bu bilgiyi kendi içinde kayıtlı olan SID bilgisi ile kıyaslar. Onaylarsa KONTROL KANALI üzerinden BENİ KAYDET ricasını baz istasyonuna gönderir. Cep telefonun yer bilgisi GSM Operatörünün HLR ve VLR veri tabanlarına kaydedilir. 29

30 30

31 Konuşma Aşaması Bir a numarası öncelikli olarak BTS (Baz istasyonu) servis alanı (hücre) içinde olmalıdır. Hücreden alınan, arama bilgisi radyo arabirimi üzerinden BTS vasıtasıyla indirilir. BTS bu yolla MSC'ye iletir. MS sinyalizasyon kanalı üzerinden IMSI (abone numarası), IMEI (Cihaz numarası) ve görüşme yapmak istediği b numarasını yollar. MSC, gelen talebi kontrol ettikten sonra onaylamasını yapar ve aranan b numarasını inceleyerek öncelikle nerede olduğunu bulmak amacı ile VLR'den bilgi alır, b numarası VLR'nin servis alanında değilse HLR'ye sorar Kontrol aşamasında MSC, EIR ( Equipment Identity Register ) database'inden aboneyi sorar. Son olarak AUC'den ( Authentication Center ), abone araştırılır. Tüm bu kontrollerden geçen abone için MSC-a aldığı bilgi ile diğer servis alanına bakan MSC-b 'ye başvurur. MSC-b gelen aramayı devam ettirmek için önce b numarasının meşgul ve hücre içerisinde tahsis edilecek boş kanal olup olmadığının kontrolünü yapar. Yapılan kontrollerden sonra, gerekli şartların sağlanması durumunda a numarasının b numarası ile konuşması ile gereken trafik kanalı verilir ve konuşma başlar. 31

32 CDMA CDMA(Code Division Multiple Access - Kod Bölmeli Çoklu Erişim) teknolojisi kablolu, yani ev ve iş yerindeki sabit telefonların sim kartsız ve kablosuz kullanılabilmesini sağlamaktadır. 1G denilen iletişim teknolojisinin ilk örneklerindendir. Evlerimizde kullandığımız telsiz telefonlar bu mantığa göre çalışmaktadır. Ancak telsiz telefonlar oldukça sınırlı bir alanda erişim sunar. Bir döneme damga vuran araç telefonları CDMA şebekesinin daha geniş bir alana yayın yapan bir örneğidir 32

33 CDMA 90 lı yılların sonunda Türkiye de Türk Telekom, CDMA mantığına benzer şekilde çalışan araç telefonu ağı NMT şebekesini mobil telefonlar için de kullanıma sundu. Nokia kendi modelleri ile bu pazara hakim oldu ve 2 milyon aboneye ulaştı. NMT şebekesinin çekim gücü oldukça fazlaydı ve cep telefonunun çekmediği alanlarda oldukça başarılı oldu. Ancak GSM şirketlerinin artan pazar payları, kapsama alanlarını genişletmeleri ve uygun fiyatlı tarifeler sunmaları NMT teknolojisini ekarte etti ve Türk Telekom tarafından 2007 yılında tamamen durduruldu. Şu an SIM kart olmadan çalışabilen bir cep telefonu iletişim ağı ülkemizde mevcut değil. 33

34 CDMA Yurtdışındaki ülkelerde kullanılan CDMA şebekesi ise, cep telefonu abonelerinin telefonlarını sim kartsız olarak yanlarında gezdirebilmelerini ve ülkenin her yerinden kullanabilmelerini sağlayan bir sistemdir. CDMA operatörleri aynen GSM operatörleri gibi milyonlarca müşteriye sahipler ve daha fazla avantaj sunuyorlar. Yurtdışında CDMA şebekesi kullanan cep telefonu modelleri mevcut. Hem CDMA hem de GSM şebekesinde çalışan telefonlar da var. 34

35 CDMA CDMA sisteminde, IMEI(cihaz no) numarasına göre operatör telefonu tanımlar ve şahsın telefon numarasını bu IMEI numarasına kaydeder. Yapılan tüm görüşmeler ve veri alışverişleri bu tanımlama üzerinden gerçekleştirilir. Bu telefonlarda SIM Kart çalışmaz. CDMA şebekesinde çalışan telefonlar Türkiye de kesinlikle iletişim kuramaz. Çünkü böyle bir şebeke desteği yoktur. Telefonu kullanabilirsiniz ancak konuşma ve mesajlaşma yapamazsınız. Yurtdışından getireceğiniz cihazların mutlaka CDMA ile çalışıp çalışmadığını kontrol edin. Ancak CDMA/GSM şebekesinde çalışan telefonlarda SIM Kart girişi olacağı için Türkiye de 35 sorunsuz çalışacaktır.

36 2G'den 2.5G'ye geçiş GPRS General Packet Radio Services (Genel Paket Radyo Servisleri ) tanımının kısaltmasıdır. Genellikle dijital cep telefonu teknolojisinin ikinci (2G ) ve üçüncü (3G ) nesillerini belirten 2.5 G olarak tanımlanır. Cep telefonu şebekeleri üzerinden iletilir ve 114 Kbps ye kadar veri aktarımı sağlar. Cep telefonundan GPRS ile internete girilebilir. Bunların yanı sıra, dizüstü bilgisayarınız veya diğer mobil aygıtlarla bağlantı kurmanızı sağlar. 36

37 37

38 GPRS Hücresel ağlar üzerinden iletişim için kullanılan bir standarttır. Genellikle 2G-2,5G teknoloji olarak adlandırılır. Kablosuz veri iletişimi ile ilgilenen bir kablosuz mobil kullanıcı açısından birçok avantaj sunan paket anahtarlamasına sahiptir. Ağ yöneticisi açısından bakıldığında aşağıdaki özellikleri destekler; İnternet protokolü IP 4 6 Kablosuz uygulama protokolü WAP Veri aktarım hızı kbit/s GPRS çok çeşitli veri iletimi için kullanılabilir; cep telefonu, dizüstü bilgisayarlar veya kişisel bilgisayarlar için genişleme kartları ve noktasal satış sistemleri gibi uzak terminaller. 38

39 EDGE 2.5G'den 2.75G'ye geçiş EDGE (GSM Evrimi için Genişletilmiş Veri Aktarım Oranları) ortaya çıkmıştır. İlk olarak 2003 yılında ABD'de Cingular (şimdiki adı AT&T) tarafından çıkarıldı. EDGE, 3G standartlarında yer alsa da çoğunlukla 2.75G olarak tanımlanmaktadır. Maksimum hız 217 kbit/s desteklemektedir. 39

40 3G 3G (üçüncü nesil kablosuz teknoloji ) bir kablosuz iletişim hizmetidir ve cep telefonunuz, cep bilgisayarınız, tablet PC niz veya dizüstü bilgisayarınız üzerinden Internet e her zaman açık (sürekli ) bir bağlantı sağlar. 3G teknolojisi, daha yüksek güvenilirlik ve kalite, daha hızlı veri iletimi ve daha fazla bant genişliği vaat etmektedir (multimedya uygulamaları gönderme olanağı dahil ). 384kbps ye ulaşabilen veri iletim hızları ile, standart çevirmeli bağlantıya göre yedi kat daha hızlıdır.3g kullanıcılarından, Internet e her zaman bağlı olduklarından "her zaman açık" olarak bahsedilmektedir. Arazide çalışanlar, kısa metin mesajlarıyla çalışmalarının ilerleme durumunu bildirebilir ve destek isteyebilirler. Seyahate çıkan yöneticiler şirket e- postalarına ulaşabilir, satış temsilcileri stok durumunu uzaktan denetleyebilirler. Evinizi veya işyerinizi 3G aygıtlarıyla otomatikleştirebilir ve yatırımlarınızı izleyebilirsiniz. 40

41 UMTS (3G) 3G, pekçok değişik teknolojiler kullanılarak sağlanabilir. UMTS işte bu 3G teknolojilerinden bir tanesidir. Herhangi bir "UMTS" cihazı SIM kart kullanmak suretiyle 3G şebekesine ulaşmak için kullanılabilir. The Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); çeşitli ad veya markalar tarafından çeşitli uygulamalar için kullanılan bir 3G cep telefonu standardıdır. UMTS konuşma odaklı 3G teknolojisidir. Ancak veri hızı istenen oranda değildir. (dijital ve yüksek hızda veri trafiği -384kbps- sunar ancak yeterli bulunmaz.) 41

42 HSPA High Speed Downlink Pocket access kelimelerinin baş harfleriniden oluşan Hsdpa, "Yüksek Hızlı Veri Paketi İndirme erişimi" anlamına gelmektedir. HSPA veri odaklı 3G teknolojisidir. (O yüzden 3.5G olarak da anılır.) Hsdpa, Umts'nin bir genişleme paketidir ve çok daha yüksek indirme bağlantı hızları sağlamak üzere ekstra kontrol ve aktarım kanalları sağlar. Teorik olarak 14 Mbps'ye kadar hız destekleyebilmektedir. HSPA iki sınıftır: - HSPDA (Downlink HSPA, sadece size gelen trafik.) - HSPUA (Uplink HSPA, sizden şebekeye giden trafik.) Cihazların çoğu HSPDA ile gelir, bu cihazlar veriyi gönderirken UMTS üzerinden gönderip HSPDA üzerinden alır. (E-posta gönderirken nispeten yavaş gönderirsiniz ama film izlerken veriyi alan taraf olarak HSPDA üzerinden alacağınız için hızlı olur.) 42

43 HSPA+ Evolved High Speed Packet Access'in kısaltılmışı olan H+, kendi içerisinde beş farklı parçaya ayrılıyor ve bunlar birbirlerinden farklı hızlar sunuyor. Bunlardan en iyisine bakılırsa maksimum hız olarak saniyede Mbps hız desteği sunuyor. 43

44 4G Telekomünikasyon'da 4G, dördüncü nesil kablosuz telefon teknolojisidir. 3G ve 2G standartlarının devamıdır. Diğer telekomünikasyon standartları gibi hücresel bir ağ sistemi kullanması ve üçüncü nesilde ortaya çıkan kapsama alanı sorunu başta olmak üzere bazı sorunları çözmesi beklenmektedir. Bağlantı hızı, cep telefonlarında 100 Mbps, wi-fi ağlarda 1Gbps'dir. Aynı zamanda wimax band genişliği ile aynı boydadır. 4G, iletişimler sisteminde, 'dördüncü nesil' terimine ait bir ilintilendirmedir. Bir 4G sistemi, daha önceki nesillerden daha yüksek veri hızları temeline dayanan herhangi bir zamanda, herhangi bir yerde, ses, veriler ve akan çoklu kitle iletişimin kullanıcılara hizmet verebileceği, uçtan uca IP çözümü sağlar. 44

45 LTE 4G, tamamıyla IP tabanlı, kablolu veya kablosuz bilgisayar, tüketici elektroniği, iletişim teknolojileri ve iç ve dış ortamlarda sırası ile servis kalitesi ve yüksek güvenliğiyle herhangi bir zamanda herhangi bir yerde her türlü ağ hizmetini tek bir noktada birleştirerek makul fiyat ve tek faturalandırmayla gerçekleştirecek, 100 Mbit/s ila 1 Gbit/s veri iletim kapasitesini sağlayabilen sistemlerin sistemi ve ağların ağı olmayı hedefleyen bir hizmettir. 4G'ye bağlı LTE teknolojisini ilk Japonya'da NTT DoCoMo firması 2004 yılında duyurmuştur. 17 Ağustos2009'da ilk 4G testi dünyanın önde gelen telekomünikasyon şirketlerinden Verizon tarafından yapılmıştır. ABD'nin Boston ve Seattle kentleri arasındaki test başarıyla tamamlanmıştır. Test sırasında video, dosya indirme ve yükleme, internette gezinti, ses transferi, Voice over Internet Protocol (VoIP) ile LTE 4G üzerinden denenmiştir. 45

46 LTE-Advanced(4.5G) LTE-Advanced sistemi 4.5G olarak isimlendirilmektedir. LTE ile farkı, LTE-Advanced'in 2 tane taşıyıcıyı birleştirip 300 Mbps hızına ulaşılabilmesidir. Vo-LTE Vo-LTE ise LTE ve LTE-Advanced üzerinde çalışan ve IP tabanlı olmayan yüksek kaliteli ses iletimi teknolojisidir. 46

47 5G 4G nin 10 katı hız sağlaması hedeflenen 5G teknolojisi Uluslararası Telekominikasyon Birliği ve Avrupa Birliği tarafından 2020 yılına kadar tamamlanması ve kullanılmaya başlaması öngörülmektedir. 5G ile 1000Mbps hız hedeflenmektedir. Samsung un uyguladığı test ortamında hız rekoru kırmıştır. 47

48 48