Akademik Bilişim '10 10 - 12 Şubat 2010 Muğla

Genişband Gezgin Haberleşmede Yeni Nesil Uygulamalar: 3G-4GErdem Demircioğlu, Ş. Taha İmecimevcut altyapıya eklenmesi gerekebilen yenigeliştirilecek servislere entegre olma ihtiyacınıda beraberinde getirdi[1].Bunun üzerine GPRS (General Packet RadioServices –Genel Paketli Radyo Servisleri) veEDGE (Enhanced Data rates for the GSM Evolution)GSM Evrimi için Zenginleştirilmiş VeriHızları gibi, gezgin haberleşme operatörlerine ekmaliyet getirmeyecek 2G ötesi gelişimler de hızlahayata geçirildi. Bununla beraber bu teknolojiler2G’nin merkezindeki temel sistem tasarım problemleriniçözemedi. Çünkü 2G sistemler yüksekbantgenişliği ve yüksek hızlı veri transferi içintasarlanmamıştı. İşte bu yüksek veri transferinidestekleyen servislere olan ihtiyaç üçüncü nesilolarak adlandırılan 3G servislerini oluşturdu.Şekil 1. Gezgin haberleşmesistemlerinin gelişim süreci[2]Şekil 1’de görüldüğü üzere 90’ların başındanitibaren artan veri iletim hızı ihtiyacını karşılamakiçin yeni teknolojiler uygulamaya sokuldu.2. 3G Mimarisi3G servislerinden birisi Avrupa için geliştirilenUMTS standardıdır. Bu standart küreselbir oluşum olan 3GPP (Üçüncü Nesil OrtaklıkProjesi) organizasyonu tarafından bulunmuştur.3GPP’nin şemsiyesi altında bulunan diğerstandartlar şunlardır;434• ETSI (European TelecommunicationStandard Institute - Avrupa TelekomünikasyonStandard Enstitüsü• ARIB (Association of Radio Industriesand Business/Japan - Japon Radyo Endüstrisive İş dünyası Oluşumu)• CWTS (China Wireless TelecommunicationStandard Group - Çin Telsiz HaberleşmeStandardı Grubu)• T1 (Standardisation Committee/US -A.B.D. Standart Komitesi )• TTA (Telecommunication Technology Assosiation/Korea)Kore TelekomünikasyonTeknolojileri Birliği• TTC (Telecommunication TechnologyCommittee/Japan - Japon TelekomünikasyonTeknoloji Komitesi)Üçüncü Nesil Ortaklık Projesi Tanımı (3GPP)başlangiçta oluşturulmadıysa da işlevsel prensiplerigünümüzde hala yürülüktedir.2.1 UMTS Nedir?Yukarıda da belirttiğimiz gibi 3G olarak daadlandırabileceğimiz UMTS; yazı, sayısal ses,görüntü ve bunların birkaçını içeren multimedyaservislerin, genişbantlı ve paket-temelli iletiminin,2 Mbps’den daha hızlı şekilde dünyanınneresinde olursa olsun gezgin telefon ve bilgisayarlarasağlanması olarak tanımlanabilir.GSM temelli olan bu yapı 2002 yılından beribüyük üreticiler tarafından gezgin kullanıcılarasunulmuştur.2.2 Teknik altyapı3G sistemleri temelde çoklu erişim tekniklerinegöre çalışmaktadır. Bunlar da kendi arasındaüçe ayrılır:• FDMA (Frekans Bölmeli Çoklu Erişim)• TDMA (Zaman Bölmeli Çoklu Erişim)• CDMA (Kod Bölmeli Çoklu Erişim)Modern gezgin sayısal haberleşme sistemleritam karşılıklı (full-duplex) özelliğe sahiptir. İletimyukarı doğru (uplink-UL) ya da aşağı doğru(downlink-DL) gibi her iki yönde olabilir.UL, gezgin istasyondan (MS) ana verici-alıcıistasyona (BTS) doğru iletimi, DL ise BTS’denMS’e doğru iletimi belirtir. Amerika’da bu genellikle‘geri’ ve ‘ileri’ yönü gösterir.Frekans Bölmeli Çoğullamada, UL ve DL iletimibirbirinden belirli mesafelerle ayrılan farklıfrekans bantlarında gerçekleşir.Zaman Bölmeli Çoğullamada, UL ve DL iletimiaynı frekansta gerçekleşmesine karşın bubant ‘zaman bölmelerine’ ayrılmıştır. Zamandaayrılmış olan UL ve DL iletimleri farklı zamanbölmelerinde gerçekleşirler.Kod Bölmeli Çoğullama’daysa birçok kullanıcıaynı frekansı aynı zamanda kullanabilir.Bu durumda herbir kullanıcının kendilerine aitolan bilgiyi almaları, diğerlerini almamalarıiletilerin kodlanmasıyla mümkün olmaktadır.Vericide kodlayıcı kullanılırken alıcıda ise kodçözücüler yardımıyla haberleşme sağlanabilir.Çeşitli kod bölmeli çoğullama teknikleri vardırve bunlar birbirinden kullanılan modülasyontekniğiyle ayrılırlar. Bu sistemin en popülermodülasyon tekniği, Dörtlü Faz KaydırmalıAnahtarlama (QPSK) Modülasyonudur.2.3 2G - 3G farkıBurada akla gelebilecek bazı soruların cevaplarınıvermek yerinde olacaktır. UL yönünde 17 milyon,DL yönündeyse 512 kodun kullanıldığı UMTSüçüncü nesil haberleşme, GSM ikinci neslin işlevinitamamen yapabilmektedir. Temel farklılıklar;Görüntülü konuşma, hızlı veri, düşük karşılıklıerişim zamanı olarak belirtilebilir. Ayrıca ikisitem arasında kesintisiz karşılıklı haberleşmede mümkün olabilmektedir. Operatörler açısındanbakıldığında ise;• Antenlerin bantgenişliği ve ışıma yapılarıdeğiştirilmelidir.• Sahalar revize edilmelidir• Frekansı yüksek olan 3G’nin kapsama alanıküçüldüğünden aktarıcı sayısı artmalıdır• Verici (BTS) yapısı değişmektedir.3. 4GDördüncü nesil (4G) kablosuz haberleşme sistemleriiki temel standart üzerine kurulmuştur.Akademik Bilişim’10 - XII. Akademik Bilişim Konferansı Bildirileri10 - 12 Şubat 2010 Muğla Üniversitesi435Bunlardan WiMAX (Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access – Mikrodalga Erişimiiçin Dünya Genelinde Müşterek Çalışma)daha çok Amerika kıtasında standartlaşmış vedünya çapında ilk başarılı mobil ve sabit uygulamalarıbaşarıyla gerçekleştirilmiştir. Diğertaraftan LTE (Long-Term Evolution) Avrupakıtasından başlayarak standartlaşmış ve temeldeşu anda kullanılan 3G gezgin sistemleriningelecek nesil uygulaması olarak tasarlanmıştır.Şekil 2’den de görüleceği üzere araştırmalargelecek 5 yıl içinde gezgin sistemler kullanılarakgenişband sistemlere erişimin, sabit hatlarüzerinden yapılana göre çok daha fazla olacağınıgöstermektedir.Şekil 2. Genişband internet kullanımınyıllara göre dağılımı[3]WiMAX`de kullanılan lisanslı frekans bandı uygulaması,Wi-Fi teknolojisinde sorun olarak görünenservis kalitesi ve güvenlik problemlerineçözüm getirmistir. Teorik olarak onlarca Mbpsveri hızına ulaşmak mümkün görünse de, gerçekuygulamalarda 2-4 Mbps veri hızı elde edilmiştir.İleride geliştirilecek WiMAX teknolojileriile elbette daha iyi veri hızlarına ulaşmak mümkünolacaktır. WiMAX çalışmaları, kullanıcılaragezgin sistemlerin faydalarından yararlanılmasıaçısından Wi-Fi uygulamalarından çok daha iyiolanaklar sunmaktadır. Önümüzdeki birkaç yıliçinde standartlar tamamlanacak ve günümüzdedeneysel olarak test edilen bu sistemler hayatımızınönemli bir parçası olacaktır[4,5].3.1 WiMAXWiMAX standartı kablosuz geniş alan ağbağlantı sorunlarından biri olan son mil(last mile) problemine çözüm olabilecek bir