WWAN Wireless Wide Area Network Kablosuz Geniş Alan Ağı

WWAN

Wireless Wide Area Network

Kablosuz Geniş Alan Ağı

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

Wireless Network Technologies 4 /78

•

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.

WWAN

(Global System for Mobile Communications ) GSM

Türkçesi, "mobil iletişim için küresel

sistem" anlamına gelen cep telefonu

iletişim protokolüdür.

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

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

• 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

GSM

8

• 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

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.

GSM

10

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.

GSM

12

• 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.

GSM

Wireless Network Technologies 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 900-1800 MHz frekans bantlarında faaliyet göstermektedir.

• 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.

Hücresel ağ ve kablosuz alıcının hücresel ilişkisi gösterilmektedir.

GSM

Hücresel Mobil İletişim Nesilleri

Teknoloji Özellik Protokol

1G -Yanlızca analog ses iletişimi Çevirmeli telefon

2G

-Dijital ses iletişimi

-Daha çok arama imkanı -Daha az güç kullanımı -Ses iletim kalitesinde artış -Dijital veri iletimi

-Basit metin mesajlaşma iletimi -E-posta

-14.4 kbps hızında veri iletimi

EDGE WAP

SMS GPRS 2,5G

-Paket anahtarlamalı veri iletimi

-İnternet bağlantılarının yüksek hızlarda olmasa desteklenmesi

-384 kbps hızında veri iletimi

3G

-Aynı anda çok sayıda arama kapasitesi -2.4 mbps hızında veri iletimi

-Geniş bant internet teknolojisi

3G UMTS

16

KULLANILAN FREKANS ARALIKLARI

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

GSM 900

• Mobil telefon 900 protokolünde 890-915 MHz arasındaki frekans yukarı link adı verilen alış için, 935-960 MHz arasındaki frekanslar da aşağı link adı verilen veriş için kullanılmaktadır.

• 917-935 MHz arasındaki frekanslar hücresel Mobil Telefon sistemi dışındaki hücresel sistemler

tarafından kullanılmaktadır.

• 915-917 MHz arasındaki 2 MHz'lik kısım koruma bandı için bırakılmıştır. Bu 2 MHz'lik koruma

bandı, alışveriş frekansları arasındaki

GSM 900

20

GSM 900

• Alış veriş frekansları arasındaki 45 MHz'lik fark girişim ihtimalini azaltmaktadır.

GSM 1800

• 1710 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.

• 1785 ile 1805 MHz frekansları arasında 20 MHz'lik koruma bandı girişimi önlemektedir.

22

GSM 1800

Aşağıdaki şekilde Mobil Telefon 1800

protokolünde yukarı link, aşağı link, koruma

frekans bantları ile alıcı verici arasındaki frekans farkı gösterilmiştir.

GSM İLETİŞİM AĞI TOPOLOJİSİ

24

• 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

GSM

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

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

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 geçerli bir IMEI’ ye sahip olması gerekir. ²⁸

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

30

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.

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

• 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

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.

CDMA

34

• 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

CDMA

GPRS

• 2G'den 2.5G'ye geçiş

• 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

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 56–114 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

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.

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

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

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

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 168.6 Mbps hız

desteği sunuyor.

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

• 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.

LTE

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

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.

48