Gsm Sisteminde Hucre Plan Lamas in In Bulanik Mantik Ile Denetimi Control of Cell Planning With...

8/3/2019 Gsm Sisteminde Hucre Plan Lamas in In Bulanik Mantik Ile Denetimi Control of Cell Planning With Fuzzy Logic in Gs

1/132

GSM SSTEMNDE HCRE PLANLAMASININBULANIK MANTIK LE DENETM

Ali Hakan IIK

YKSEK LSANS TEZ

ELEKTRK-ELEKTRONK MHENDSL

GAZ NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

Kasm 2005

ANKARA


2/132


3/132

iii

GSM SSTEMNDE HCRE PLANLAMASININ BULANIK MANTIK LE

DENETM

(Yksek Lisans Tezi)

Ali Hakan IIK

GAZ NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

Kasm 2005

ZET

Bir GSM (Global System for Mobile Communications) sisteminde,

planlama aamasnda kapsanacak blgeler hcrelere blnmekte olup,

bu blme yntemi ve blme ileminin parametreleri byk nem

tamaktadr. Bu tezde GSM sistemi ve hcre planlama sreci

aklanm, bulank mantk algoritmasnn zellikleri hakknda bilgi

verilmitir. Bulank mantk, tasarmc tarafndan ilk deerin atanmas

gerektii, deikenlerin tam olarak belirlenemedii ve zaman iinde

deitii, tasarmda uzman kiinin bilgi ve deneyimlerinin byk nem

tad problemleri dier denetim algoritmalarna gre daha iyi

denetler. Hcre planlamas da bu tipte bir problem olarak ele alnabilir.

Hcre planlamasnn nemli parametreleri olan hcre yarap, baz

istasyonu says ve gc, TRU (alc-verici nite) says, N (her kmede

bulunan hcre says), maliyet, CIR (kanal giriim oran), Ds (ayn

frekans ezamanl kullanan iki hcre arasndaki mesafe) parametreleri

kentsel, yar kentsel ve krsal alanlar iin ok ynl veya sektrl

anten kullanlarak bulunmutur. GSM sisteminde hcre planlamasnn

bulank mantk algoritmas ile simlasyonu yaplm; farkl alanlar iin


4/132

iv

baz istasyonu saysn, dolaysyla toplam sistem maliyetini minimuma

indirmeye, ve bununla beraber maksimum trafik talebini karlamaya

alan bir sistemde ne gibi konfigrasyon deiikliklerinin yaplmas

gerektiini ortaya koyan bir program C dilinde yazlmtr. Ayrca, giri

ve k verileri C++ Builder dilinde yazlan ara yz zerinden

belirlenebilmektedir.

Bilim Kodu : 0605, 0613Anahtar Kelime : baz istasyonu says, baz istasyonu gc,

kapasite, bulank mantk, maliyetSayfa Adedi : 113Tez Yneticisi : Prof. Dr. Veysel SLNDR,

Yrd. Do. Dr. Erkan AFACAN


5/132

v

CONTROL OF CELL PLANNING WITH FUZZY LOGIC IN GSM SYSTEM

(M.Sc. Thesis)

Ali Hakan IIK

GAZI UNIVERSITY

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

November 2005

ABSTRACT

In a GSM system, where coverage areas are divided into cells in

planning phase, the division method and its parameters have a great

importance. In the thesis, GSM system and cell planning process areexplained, and information about the features of fuzzy logic algorithms

is given. Fuzzy logic solves problems better than the other control

algorithms in which initial parameters are needed to be assigned by the

designer, which have variables that arent defined well and change with

time and where system experts knowledge and experience in design

process have great importance. Cell planning can be regarded as a kind

of this problem. The important parameters of cell planning which are

the cell radius, base station number and power, TRU (transceiver unit)

number, N (number of cells per cluster), cost, CIR (channel interference

ratio), Ds (distance between two cells which use same frequency in the

same time) are found for urban, suburban and rural areas by using

omni or three sector antennas. GSM cell planning is simulated by using

fuzzy logic algorithm, a computer program in C programming language

is written to determine what kind of configuration changes have to be

made so as to minimize the number of base station, and hence the total


6/132

vi

system cost, and also to maintain the requirements of the maximum

traffic demand. In addition, input and output data can be defined

through the interface which is created in C++ Builder programming

language.

Science Code : 0605, 0613Key Words : base station number, base station power, capacity,

fuzzy logic, costPage Number : 113Adviser : Prof. Dr. Veysel SLNDR,

Asist. Prof. Dr. Erkan AFACAN


7/132

vii

TEEKKR

Tez almam boyunca yardm ve katklaryla beni ynlendiren deerli

akademisyenler Prof. Dr. Veysel SLNDRe ve Yrd. Do. Dr. Erkan

AFACANa, GSM konusundaki yayn ve tecrbelerinden faydalandm TTG

Uluslararas firmasnn sahibi Mehmet BEYAZa, yksek lisans eitimim

sresince zaman konusunda bana anlay gsteren Mira Mhendislik Ltd.

irketi ve Trk Telekom A..nin deerli yneticilerine, manevi destei ile

beni hi bir zaman yalnz brakmayan aileme teekkr bir bor bilirim.


8/132

viii

NDEKLERSayfa

ZET.................iii

ABSTRACT........v

TEEKKR......vii

NDEKLER..viii

ZELGELERN LSTES.......xi

EKLLERN LSTES...........xii

SMGELER VE KISALTMALAR....xv

1. GR.............1

2. ERM TEKNKLER...............................................................................3

2.1. Tdma ve Fdma................3

2.2. Cdma..........5

3. MOBL HABERLEME TEKNOLOJLER...........6

3.1. GSM Tarihesi..............9

3.1.1. GSM sistemi mimarisi........12

3.1.2. letim yaps.............18

4. HCRE PLANLAMASI.....................34

4.1. Hcresel Sistem..........344.2. Hcre Kmesi.................34

4.3. Hcresel Sistemlerin Tasarm........................36

4.4. Hcre Planlama Sreci.....................37

4.4.1. Trafik ve kapsama analizi........................37

4.4.2. Taslak hcre plan................................37

4.5. Hcresel Kavram............................38


9/132

ix

Sayfa4.5.1. Hcrelerin blnmesi...........................39

4.5.2. Frekans yeniden kullanm........................................39

4.6. Baz stasyonlarnn Yerleimi ......................................42

4.7. Giriim..................................45

4.8. Komu Kanal Giriimi......................45

4.9. Kanal Giriim (CIR) Orannn Hesaplanmas ..................46

4.10. En Kt Durumda ok Ynl (Omni) Anten Sistemi Tasarm.....48

4.11. Ynl Anten Sisteminin Tasarm.....50

4.12. N=7 Hcre rnts in Sektrel Antenlerin ncelenmesi...51

4.13. Mikro Hcresel ebekeler in Radyo ebeke Mhendislii...........52

4.13.1. lem.......................52

4.14. Kapasite............57

4.15. Hcresel Sistemlerde Kapasite Artnn Karlanmas............58

4.16. Erlang......................59

5. BULANIK MANTIK....................60

5.1. Bulank Sistemlerin Geliimi...................63

5.2. Bulank Kme Kuram ve Bulank Mantk..........65

5.3. Bulank karm.............69

5.4. Bulank Mantk Denetleyicinin stnlk ve Sakncalar.....70

5.5. Bulank Mantk Denetleyiciler.............71

5.6. Bulank Mantk Denetleyici Tasarm................71

5.7. Bulank Denetim Kurallarn Oluturulmas..................72

5.8. Basit Bulank Mantk Denetleyiciler.......73


10/132

x

Sayfa5.9. Genel Bulank Mantk Denetleyiciler....................75

5.9.1. Bulandrma birimi.......76

5.9.2. Bilgi taban.............76

6. BAZ STASYONU GCNN HESAPLANMASI.........83

7. BLGSAYAR PROGRAMININ ALIMASI VE NMERK SONULAR..86

7.1. Programn admlar...........86

7.2. Nmerik sonular..........90

8. SONU VE NERLER.........108

KAYNAKLAR..............................................................................................110ZGEM.................................................................................................113


11/132

xi

ZELGELERN LSTES

izelge Sayfa

izelge 3.1. eitli GSM standartlarnn frekans bandndaki dalmlar...11

izelge 3.2. TCH (Trafik Kanal) tipleri...........................................................25

izelge 4.1. Hcre kmeleri.........................................................43

izelge 7.1. ok ynl anten ve krsal alan iin kural tablosu................97

izelge 7.2. Programn balang deerleri.................................................100

izelge 7.3. Taslak hcre planlamas sonular.............101

izelge 7.4. Gerek zamanl hcre planlamas sonular............................102


12/132

xii

EKLLERN LSTES

ekil Sayfa

ekil 1.1. Program ara yz............2

ekil 2.1. Zaman blmeli oklama ve frekans blmeli oklama.....4

ekil 2.2. Zaman blmeli oklama ve frekans blmeli oklamatekniinin beraber kullanm(GSM) ........................4

ekil 2.3. Kod blmeli oklama........................................................................5

ekil 3.1. GSM 900 spektrumu ..............................................................10

ekil 3.2. GSM genel yaps..........................................................................12

ekil 3.3. GSM ann yaps.........................................................................13

ekil 3.4. GSM ereve yaps .....20

ekil 3.5. GSM ara yzleri ve protokolleri ......22

ekil 3.6. GSM mantksal kanallar......24

ekil 4.1. 3/9 yeniden kullanm modeli.35

ekil 4.2. 4/12 yeniden kullanm modeli..........35

ekil 4.3. 7/21 yeniden kullanm modeli.............36

ekil 4.4. ok ynl anten kullanm modeli....36

ekil 4.5. Dzgn altgen hcre geometrisi...................42

ekil 4.6. N=7 deerinin bulunmas................44

ekil 4.7. N=4 deerinin bulunmas.....44

ekil 4.8. ok ynl anten iin CIR deeri....................................................49

ekil 4.9. Kavaklar ve caddelerde yaylma...54

ekil 4.10. Makro-Mikro frekans yeniden kullanm..........56

ekil 5.1. Scaklk iin keskin kme rnei.....66


13/132

xiii

ekil Sayfa

ekil 5.2. Scaklk iin bulank kme rnei...........67

ekil 5.3. Scaklk iin bulank kmelerde rtm.............................67

ekil 5.4. gen yelik ilevinin deikenleri .....................................68

ekil 5.5. Yedi ayr etiketli yelik ilevleri ve leklendirme faktr...........69

ekil 5.6. Bulank mantk denetleyici.................................................74

ekil 5.7. Bulank mantk denetleyicinin temel yaps..............75

ekil 5.8. Max-Dot karar verme yntemi......................................78

ekil 5.9. Min-Max karar verme yntemi.....................................79

ekil 5.10. Tsukamoto karar verme yntemi.......................................80

ekil 5.11. Takagi-Sugeno karar verme yntemi.......................................81

ekil 7.1. Programn almas............86

ekil 7.2. Farkl alan iin kapsanacak alanlar............................87

ekil 7.3. yelik derecesinin bulunmas .....89

ekil 7.4. Grafiksel ara yze sahip program.......91

ekil 7.5. Hata iin yelik ilevi.....................................96

ekil 7.6. Hata deiimi iin yelik ilevi.........................................96

ekil 7.7. k deikeni iin yelik ilevi..........................................97ekil 7.8. Farkl alanlar iin hcre yarap...........................................103

ekil 7.9. Kanal giriim oran ...........................................................103

ekil 7.10. Baz istasyonu says deiimi.............................................104

ekil 7.11. Hcre kmesi deiimi...........................................................105

ekil 7.12. Farkl alanlarda BTS gc deiimi....................................105

ekil 7.13. Farkl alanlarda Ds uzakl deiimi..............................106


14/132

xiv

ekil Sayfa

ekil 7.14. Farkl alanlarda Ds uzakl deiimi..................................107


15/132

xv

SMGELER VE KISALTMALAR

Bu almada kullanlm baz simgeler ve ksaltmalar, aklamalar ile birlikte

aada sunulmutur.

Simgeler Aklama

Ds Ezamanl frekans kullanlan iki hcre aras mesafe

yelik derecesiN Her kmede bulunan hcre says

u yelik ilevi deikeni

Yaylma yol kayp eimiq Ortak kanal giriimi azalm faktr

R Hcre yarap

Ksaltmalar Aklama

AGCH Eriim Verme Kanal (Access Grant Channel)

AUC Kimlik Denetim Merkezi(Authentication Center)

BCCH Yayn Kontrol Kanal (Broadcast Control Channel)

BCH Yayn Kanal (Broadcast Channel)

BER Bit Hata Oran (Bit Error Rate)

BSC Baz stasyonu Kontrolr (Base Station Controller)

BSS Baz stasyonu Alt Sistemi (Base Station Subsystem)

BTS Baz Alc ve Verici stasyonu

(Base Transreciever Station)

C Tayc (Carrier)

CCCH Ortak Kontrol Kanal (Common Control Channel)


16/132

xvi

Ksaltmalar Aklama

CDMA Kod Blmeli oklu Eriim

(Code Division Multiple Access)

CDMA WLL CDMA Kablosuz Yerel Dng

(CDMA wireless Local Loop)

CIR Kanal Giriim Oran (Channel Interference Ratio)

DCCH Tahsis Edilen Kontrol Kanal

(Dedicated Control Channel)DCS Saysal Hcresel Sistem (Digital Cellular System)

DL Downlink (Verme Balants)

DRX Sreksiz Alma (Discontinuous Reception)

DTX Kesikli letim (Discontinuous Transmission)

E Erlang (Trafik Birimi)

EDGE Evrensel Geliim iin Gelimi Veri Hzlar

(Enhanced Data Rates For Global Evolution)

EIR Cihaz Kimlik Kt (Equipment Identity Register)

EV-DO Sadece Evrim Verileri (Evolution Data Only)

FACCH Hzl Balantl Kontrol Kanal

(Fast Associated Control Channel)

FCCH Frekans Dzeltme Kanal

(Frequency Correction Channel)

FDMA Frekans Blmeli oklu Eriim

(Frequency Division Multiple Access)

GMSC Geit MSC (Gateway MSC)

GMSK Gaussian Minimum ifre Kaydrma Modlasyon teknii

(Gaussian Minimum Shift Keying)

GoS Servis Derecesi (Grade of Service)

GPRS Genel Paket Radyo Servisi

(General Packet Radio Service)


17/132

xvii

Ksaltmalar Aklama

GSM Mobil letiim iin Kresel Sistem

(Global System for Mobile Communications)

HLR Kalc Konum Kt (Home Location Register)

HO Handover (Devir Teslim)

HR Half rate (Yarm Hzl)

I Giriim (Interference)

ID Kimlik (Identification)IMEI Uluslararas Mobil Cihaz Kimlii

(International Mobile Equipment Identity)

IMSI Uluslararas Mobil Abone Kimlii

(International Mobile Subscriber Identity)

INAP Akll ebeke Uygulama Ksm

(Intelligent Network Application Protocol)

ISDNSaysal ebeke Tmleik Servisler

(Integrated Services Digital Network)

ISM Tmleik Servis Modeli

(Integrated Service Model)

ISUP ISDN Kullanc Ksm (ISDN User Part)

LAC Yerel Alan Kodu (Location Area Code)

LAI Yerel Alan Kimlii (Location Area Identification)

LAPD D kanalnda Link Eriim Prosedr

(Link Access Procedure on the D-channel)

MAP Mobil Uygulama Ksm (Mobile Application Part)

MS Mobil stasyon (Mobile Station)

MSC Mobil Anahtarlama Merkezi (Mobile Switching Centre)

MSS Mobil Anahtarlama Sistemi (Mobile Switching System)


18/132

xviii

Ksaltmalar Aklama

MSISDN Mobil stasyon ISDN Numaras

(Mobil Subscriber ISDN Number)

NSS ebeke Alt Sistemleri (Network Subsystems)

OMC letme ve Bakm Merkezi

(Operation and Maintenance Centre)

PAGCH Paket Eriim Verme Kanal

(Packet Access Grant Channel)PCH Arama Kanal (Paging Channel)

PCM Darbe Kod Modlasyonu

(Pulse Code Modulation)

PCS Kiisel letiim Sistemi

(Personel Communications System)

PLMN Kamuya ait Mobil ebeke

(Public Land Mobile Network)

PRBS Yanltc Rasgele Bit Sralamas

(Pseudo Random Bit Sequence)

PSTN Sabit Telefon ebekesi

(Public Switched Telephone Network)

QoS Hizmet Kalitesi (Quality of Service)

RACH Rasgele Eriim Kanal (Random Access Channel)

SACCH Yavalgili Kontrol Kanal

(Slow Associated Control Channel)

SCH Senkronizasyon Kanal (Synchronization Channel)

SDCCH Bamsz Atanm Kontrol Kanal

(Stand-Alone Dedicated Control Channel)

SIM Abone Kimlik Modl

(Subscriber Identification Module)

SMS Ksa Mesaj Servisi (Short Message Service)


19/132

xix

Ksaltmalar Aklama

TCAP lem Yetenekleri Uygulama Ksm

(Transaction Capabilities Application Part)

TCH Trafik Kanal (Traffic Channel)

TCH/F Tam Hzl TCH (Full Rate TCH)

TCH/H Yarm Hzl TCH (Half Rate TCH)

TDMA Zaman Blmeli oklu Eriim

(Time Division Multiple Access)

TMSI Geici Mobil Abone Kimlii

(Temporary Mobile Subscriber Identification)

TRAU Transfer Kodlama ve Hz Ayarlama nitesi

(Transcoder and Rate Adaption Unit)

TRU Alc-Verici nite (Transceiver Unit)

TS Zaman Dilimi (Time Slot)

TUP Telefon Kullanc Ksm (Telephone User Part)UHF Ultra Yksek Frekans (Ultra High Frequency)

UL Uplink (Alma Balants)

UMTS Evrensel Mobil letiim Sistemi

(Universal Mobile Telecommunications System)

VHF ok Yksek Frekans (Very High Frequency)VLR Ziyareti Konum Kt (Visitor Location Register)

WCDMA Geniband Kod Blmeli oklu Eriim(Wideband Code Division Multiple Access)


20/132

1

1. GR

Bu almada, farkl alan trnde (Kentsel, yar kentsel, krsal), iki farkl

anten tipi ( sektrl ve ok ynl) kullanlarak baz istasyonlarndan oluan

bir hcresel sistemin, maliyetinin, k gcnn, konfigrasyonunun optimize

edilmesi amalanmtr. Bu amala sistemde bulunan baz istasyonu says ve

k gc, TRU (Alc-verici nite) says, N (Her kmede bulunan hcre

says) deeri, CIR (kanal giriim oran) deeri, hcre yarap ve Ds (Ayn

frekans ezamanl kullanan iki hcre arasndaki mesafe) deeri ve toplam

maliyet deeri gibi parametreler dikkate alnmtr. Bu deerlerin bulunduu

hcre planlama problemi bulank mantk algoritmas ile zlmtr. Sz

konusu problem iin C dilinde bilgisayar program gelitirilmi olup, veriler

C++ Builder dilinde yazlan grafiksel ara yz zerinden belirlenebilmektedir.

Hcresel sistemlerde, abonelerin konuma sreleri, hareketleri, evre artlar

nceden kesin olarak belirlenemeyen ve zamanla deien birok

parametreye baldr. Bulank mantk algoritmas da kesin olarak

belirlenemeyen, zamanla deien ok deikenli sistemleri etkili

denetleyebildiinden, sz konusu problemi zmede tercih edilmitir.

Hata-Okumura yaylma modeli ile farkl alan tr (Kentsel, yar kentsel,

krsal) iin baz istasyonu k gc bulunmutur.

alma ierisinde mobil iletiim teknolojileri ve zelliklerine deinilmitir.GSM sisteminin temel yaps ve birimlerinden bahsedilmi, alma

prensibine deinilmi ve hcre planlamas srecinin admlar detayl bir

ekilde incelenmitir.

Programn verileri, zel bir firmann saha almalarndan alnm olup, sz

konusu problemin zm bu veriler iin gerekletirilmitir. Taslak hcre

planlama srecinde, problemin balang zm oluturulmu, daha sonra,bu zmde elde edilen sistem parametreleri, gerek zamanl hcre


21/132

2

planlama srecinde, bulank mantk algoritmas esasna dayanlarak

gelitirilen program ile optimize edilmeye allmtr.

ekil 1.1. Program ara yz


22/132

3

2. ERM TEKNKLER

2.1. Tdma ve Fdma

Gnmzde artan trafik talebini karlamak iin mevcut frekans

spektrumunun verimli bir biimde kullanlmas gerekmektedir. Kapasite

artrm amacyla yaplan almalarn nemli bir blmn oklu kanal

kullanm teknikleri oluturmaktadr. En yaygn kullanlanlar, zaman blmeli

oklu kullanm (TDMA) ve frekans blmeli oklu kullanm (FDMA)dr. Zaman

blmeli oklu kullanmda kullanclar servis salayan istasyon ile farkl zaman

dilimlerinde haberlemekte, bylece kanal daha fazla kiinin kullanmna

imkn vermektedir. Doal olarak bu zaman dilimleri ses iletimini

etkilemeyecek aralklarda olmak durumundadr. Bu nedenle zaman blmeli

sistemler kanal kapasitesini belli lde artrabilmektedirler. GSM sistemi

frekans ve zaman blmeli oklu eriim tekniklerini kullanmaktadr. Bir kanal

belirli zamanda belirli frekansa sahiptir. Mevcut bant genilii 200 kHz bant

geniliine sahip tayc frekanslara blnmtr. Zaman ise, her biri sekiz

TS (Zaman dilimi)ye blnm erevelerle ifade edilmektedir. Bir TS

(Zaman dilimi) bir abonenin yapt arama iin kullanlr. TDMA bant

geniliini daha etkili kullanr, nk bu durumda kanallar arasnda frekans

koruma band bulunmamaktadr. TDMA sisteminin dezavantajlar da vardr.

TDMA sistemi gnderim modunda yksek tepe gc ister. Bu da bataryann

mrn ksaltr. ekil 2.1.de frekans, zaman, kod dzleminde TDMAin

zaman dzlemini ve FDMAin ise frekans dzlemini dilimlere ayrmasgrlmektedir.


23/132

4

ekil 2.1. Zaman blmeli oklama ve frekans blmeli oklama

ekil 2.2. Zaman blmeli oklama ve frekans blmeli oklama tekniininberaber kullanm (GSM)

Frekans blmeli sistemlerde ise kullanlan kanaln frekans, birok kullanc

arasnda bltrlmektedir. Burada snrlayc etken ise ses (ya da veri)

iletimi iin gereksinim duyulan en az bant genilii olmaktadr. Tanabilir

iletiim sistemlerinde kullanlan frekans bandnn snrl olduu dnlrse,

frekans blmeli oklama da kanal kapasitesini snrl lde artrmaktadr (1).

Frekans

Zaman

Kod

Zaman

Kod

Frekans

Zaman

Kod

k2 k3 k4 k6k1

Frekans


24/132

5

2.2. Cdma

Son yllarda gelien baka bir yaklam ise kod blmeli oklama tekniidir. Bu

teknikte vericiden gnderilen iaret zel bir kod ile arplmakta alcda ise

alnan iaret vericideki kodu zecek baka bir kod ile arplarak iaret ilk

haline dntrlmektedir. Ayrca btn kanallarn kendine zel kodu vardr

ve ayn anda ayn frekans spektrumunu kullanabilir. Bylece bant geniliinin

efektif kullanm ve giriime kar yeterli koruma salanr.

Kod blmeli sistemlerde kanaln etkin kullanmn salayan, her kullanc iin

kullanlan kodlarn birbirlerine gre ortogonal olmasdr. Bylece alc ayn

frekansta gelen tm iaretleri ayn anda almasna ramen dier iaretler

arplan kodla ortogonal olduklar iin sfrlanmakta ve alc ksmnda sadece

elde edilmek istenen iaret kalmaktadr. Bu tip sistemler, frekans ya da

zaman alannda almadndan, sz konusu alanlarn snrlamalarndan

etkilenmez.

ekil 2.3. Kod blmeli oklama

Frekans

Zaman

Kod


25/132

6

3. MOBL HABERLEME TEKNOLOJLER

Bluetooth (Mavi Di) Teknolojisi:

1994 ylnda Ericsson, cep telefonlar ve cep telefonu aksesuarlar arasnda

kablosuz iletiim kurabilecek dk g tketimli, dk maliyetli bir radyo

arabirimi zerinde aratrma yapmaya karar verdi. Bu karar mavi di

teknolojisinin kaplarn aan admd. Mavi di uygulamalar; mevcut veri

alarna uzanan evrensel bir kpr, evre birimleri iin bir arabirim ve kk

apl cihaz alar oluturmak iin bir ara olarak da kullanlabilirdi. Yaplan

almalarn neticesinde 1999 Temmuz aynda katmanl protokol yapsna

sahip mavi di spesifikasyonu karld.

Mavi di dier sistemlere alternatif olarak gelitirilen ksa mesafede yksek

hzda veri aktarm salayan gvenli bir kablosuz iletiim sistemidir.

Mavi di ile dier zmler arasndaki en belirgin fark, mavi di ile birden ok

cihazn birbirleri ile ayn anda iletiim kurabilmesidir. Mavi di sisteminde

radyo balants ile birok aracn balanmas mmkn olmaktadr. stelik

cihazlar arasnda grsel temasa ihtiya duyulmamaktadr. Dier

standartlarda olduu gibi mavi di de 2,45 GHz ISM bandn kullanr.

Parazitleri byk lde nleyebilmek iin frekans atlama yntemine

bavurulmaktadr. Yntemde 2,402 GHz ile 2,480 GHz frekans aral 1

MHz'lik aralklarla 79 kanala blnr. Blnme sonucu, saniyede 1,600frekans atlamas gerekleebilir. Bu sayede de Mavi di balantlar

dierlerine oranla ok daha kararl olur. Mavi di a ierisindeki cihazlar 10

metre alan ierisinde 720 kbps hznda bilgiyi paylaabilir.


26/132

7

GPRS (General Packet Radio Service):

GPRS, verilerin mevcut GSM ebekeleri zerinden saniyede 28,8 ile 115

kbps hzlarda iletilebilmesine imkn veren, cep telefonu ve mobil cihaz

kullanclarna kesintisiz internet balants sunan paket tabanl bir mobil

iletiim servisidir. GPRS, mobil iletiim teknolojisinde halen kullanlan devre

anahtarlamal (circuit-switched) yani kullancya tahsis edilen bir tek hat

zerinden srekli balant yerine paket anahtarlamal (packet switched), ayn

hatt birden ok kullancnn paylat bir teknolojidir. GPRS platformu ayn

zamanda WAP tabanl servisler iin de ideal bir taycdr.

GPRS teknolojisini kullanabilmek iin mobil ebeke ve servis salayc

altyapsna GPRS donanm ve yazlmlar entegre etmek ve GPRS uyumlu

mobil telefon gereklidir.

EDGE (Enhanced Data Rates For Global Evolution):

EDGE, GPRS altyaps zerinden teorik olarak 384 kbpsye, pratikte 236,8

kbps'ye kadar veri haberlemesi salayan, multimedya servisleri ve

uygulamalarn destekleyen bir teknolojidir.

Kod Blmeli oklu Eriim (CDMA):

CDMA teknolojisinde ncelikle iletilmesi istenen sinyal sadece o aboneyetahsis edilen bir kod ile ileme tabi tutularak geni bir bant zerine yaylr.

Daha sonra ilenmi bilgi sinyali (1,25MHz Spread spectrum yaygn

spektrum) dier abonelere ait sinyallerin zerine bindirilerek gnderilir. Alc

tarafnda btn sinyaller yine ayn kod ile arplarak alnmas istenen sinyal

ayrt edilir. Bylece yksek bant geniliine sahip bilgi sinyali elde edilmi

olur. Gnmzde CDMA teknolojisinin farkl frekanslarda yayn yapan birok

eidi bulunmaktadr. Bunlardan biri 100 milyonun zerinde abonesi olanCDMA 2000 1x (Ses ve veri iletiimini salayan 3G teknolojisi) teknolojisidir.


27/132

8

Sz konusu teknoloji ses iletimine ek olarak abone bana 153,6 kbps

kablosuz mobil veri iletiimi sunarken, sistemde yaplacak birka kart

eklemesi ve yazlm gncellemesi ile CDMA EV-DO (Evolution Data Only-

CDMA 1x in zelliklerine ilaveten grnt iletimi de salanr) teknolojisi

olarak alabilmekte ve abone bana 2,4Mbps hzna ulalabilmektedir.

CDMA WLL (Wireless Local Loop- Kablosuz Yerel Dng) :

CDMA WLL teknolojisi, bata ABD olmak zere Latin Amerika ve Asya

Pasifik lkelerinde 50den fazla sabit ebeke operatr tarafndan kurulmu

ve kullanlmaktadr. Mobil CDMA ebekesi iki ana blme ayrlr; BSS (Base

Station Subsystem Baz stasyonu Alt Sistemi) ve MSS (Mobile Switching

System Mobil Anahtarlama Sistemi). En basit tanm ile BSS santralden

sonra aboneye kadar olan ebeke, MSS ise abone bilgilerinin ilendii

santral ksmdr. CDMA WLL kurulum itibariyle santral ile abone arasndaki

kablo altyapsn ortadan kaldrarak kurulum ve bakm onarm maliyetlerini en

aza indirmeyi hedeflemitir. MSS yerine mevcut PSTN (Public Land Mobile

Network) santralleri ve altyaps kullanlmaktadr. Baz istasyonlar (BTS

Base Transreciever Station) toplama merkezlerine (BSC Base Station

Controller) balanmakta, BSCler de standart V5,2 ara yz ile PSTN

santrallerine balanmaktadr.

Aradaki kablo altyaps ortadan kaldrlrken aradaki mevcut iletim kapasitesi

de byk lde ykselmektedir. rnein BTS ve BSC arasndaki iletimdekullanlan 2Mbit/s PCM30 balantsnda 32 kanal zerinden 30 abone trafii

yerine 160 (teorik olarak 192ye kadar kabilmekte) ses kanal

iletilebilmektedir.


28/132

9

Geniband Kod Blmeli oklu Eriim (WCDMA):

Her trl veriyi 2 Mbpsye kadar ulaan veri alma/gnderme hz ile daha

verimli radyo frekans aral kullanma sunan geni bantl radyo tekniidir.

Giri sinyalleri saysallatrlr ve kodlanr. WCDMA'nn sunduu daha geni

bant aral, nc neslin (3G) tm gcnn ortaya kmasn salayacaktr.

WCDMA ses, grnt ve multimedya servislerine ayn anda ulam salar.

Evrensel Mobilletiim Sistemi (UMTS):

UMTS eriim teknii olarak WCDMA kullanan, geni bantl 3G teknolojisi

olarak kullanlmas planlanan ve nc nesil mobil haberleme sistemine

verilen genel isimdir. UMTS, teorik olarak 2 Mbps hznda internete balanma

imknna sahiptir. UMTS paket anahtarlamal olarak altndan kullanlan

sreye gre deil, transfer edilen (gnderilen ve alnan) veriye gre

cretlendirme yapmaktadr.

3.1. GSM Tarihesi

Teknoloji alanndaki hzl gelimeler zellikle iletiim alannda byk

deiimlere sebep olmutur. Kablosuz haberlemenin temeli Marconi

tarafndan 1897 ylnda atlmtr (1). 1972 ylnda Bell laboratuarlarnda mobil

iletiim iin hcresel haberleme kavram ortaya konulmutur. Bu temelde,

farkl analog mobil iletiim sistemleri gelitirilmitir. Bu sistemlerde sadece sestamak mmknd.

Bu sistemlerin bamsz olmalar ve birbirleri ile uyumlu olmamalar gibi

kesin kstlamalar vard. Bir sistemdeki mobil telefon cihaz baka bir sistemde

kullanlamyordu. 1982 ylnda, CEPT (Conference of European Post and

Telecommunications Administration) toplantsnda 2. kuak (Faz 2) sistemi

oluturmak amacyla GSM (Group Special Mobile) alma grubu kurulmutur.Bu sistem Avrupa lkeleri arasnda dolama izin verecekti (Roaming).


29/132

10

Gelitirilen sistem, Global System for Mobile Communications (GSM) adn

almt. Sistem ismi ile komite isminin karklk oluturmamas iin Group

Special Mobile komitesinin ismi, Special Mobile Group (SMG) olarak

deitirildi.

1991 yl sonunda Avrupada kullanlmak zere gelitirilmi olan ilk GSM 900

Sistemi, saysal iletiim teknolojisiyle alan, uluslararas saysal, hcresel

mobil haberleme sistemidir. Bu sistemle mobil haberleme standardnn ilk

aamas tamamland (2).

ekil 3.1. GSM 900 spektrumu

GSM seenekle geldi:

GSM 900: Bu sistem 900 MHz frekans bandn kullanmaktadr. Temel olarak

krsal alan iin tasarlanmtr ve maksimum hcre yarap 33 km'dir.

DCS 1800: Bu sistem 1800 MHz frekans bandn kullanmaktadr. Temel

olarak abone younluunun fazla olduu ehirsel alanlar iin tasarlanmtr ve

maksimum hcre yarap 7-8 km.dir.

Frekans

Zaman

124

124

20 MHz

200 kHz

890,2 MHz

935,2 MHz

915 MHz

960 MHz

AlmaBalants

VermeBalants


30/132

11

PCS 1900: Bu sistem 1900 MHz frekans bandn kullanmaktadr. Temel ola-

rak abone younluunun fazla olduu ehirsel alanlar iin tasarlanmtr ve

maksimum hcre yarap 6-7 km.dir.

izelge 3.1. eitli GSM standartlarnn frekans bandndaki dalmlar

Sistem P-GSM 900 E-GSM 900 GSM 1800 GSM 1900

Frekanslar

Alma Balants

Verme Balants

(MHz)

Dalga boyu

Bant genilii

Tayc bant

Radyo kanallar

letim hz

890915

935960

33 cm

25 MHz

200 kHz

125

270 kbits/s

880915

925960

33 cm

35 MHz

200 kHz

175

270 kbits/s

17101785

18051880

17 cm

75 MHz

200 kHz

375

270 kbits/s

18501910

19301990

16 cm

60 MHz

200 kHz

300

270 kbits/s

GSM 1800 (DCS 1800 olarak da bilinir) ve GSM 1900 (PCS 1900 olarak da

bilinmektedir) GSM 900 ile karlatrldnda, sz konusu spektrumda esas

olarak hava ara yz farkldr. Bir dier frekans band kullanmalarnn yan

sra mikro hcresel yapy kullanrlar (yani, her bir radyo hcresi iin daha

kk kapsama blgesi). Bu durum, frekanslarn daha yakn mesafede

yeniden kullanlmasn ve abone younluunun artrlmasn salar. ekil

3.2.de GSM sisteminin hiyerarik genel yaps grlmektedir.


31/132

12

ekil 3.2. GSM genel yaps

3.1.1. GSM sistemi mimarisi

Ynetilebilir iletiim sistemleri oluturmann en iyi yolu, sistemi

standartlatrlm ara yzler kullanarak birbirlerine balanm olan alt gruplara

blmektir. Bunlar; Mobil istasyon (MS) Trkiye'deki ad ile cep telefonu, baz

istasyonu alt sistemi (BSS) ve ebeke alt sistemleri (NSS)dir.


32/132

13

ekil 3.3. GSM ann yaps

Mobilstasyon (MS)

Mobil stasyon, abonenin ebekeye balanmasn salar. Bu istasyon SIM

kart ve mobil telefon cihazndan meydana gelmektedir.

SIM Kart veya Abone Kimlik Modl:

SIM kart abone bilgilerini tayan akll kart olup, mobil cihaz iine taklmaktadr.

SIM kart ierisindeki numara, ebekede aboneyi tanmlayan zel bir numaradr.

Abone ebekede tek numarayla birden fazla servisi kullanabilir. Bu numara

yalnzca ebekeye ilk girite kullanlr. Temel olaraku bilgileri ierir:

Um

Abis

A

BSS

Radyoaltsistemi

MS MS

BTS

BSCBTS

BTS

BSCBTS

ebeke ve anahtarlamaaltsistemi

MS

MS

Dier Sabit Telefonebekeleri

IWF

ISDNPSTN

PDN

SS7

EIR

HLR

VLR

ISDNPSTN


33/132

14

Geici Mobil Abone Kimlii (TMSI):

Geici mobil abone kimlii, IMSI (Uluslararas Mobil Abone Kimlii) yerine

kullanlan bir numara olup, periyodik olarak deitirilmektedir. Bylece abone

bilgileri ve konuma gvenlii iin dinlemeye kar ilave bir koruma

salamaktadr.

Yerel Alan Kimlii (LAI):

Abonenin ebekede (Kendi ebekesi veya tanml herhangi bir GSM

ebekesi) bulunduu yeri tanmlar. Bu kod sayesinde aboneye gelen arlar

iin balant kurulmaktadr.

Ki Kodu:

Abone bilgisi ve konuma gvenliini salamak amacyla kullanlan bir

ifreleme ve sorgulama anahtardr. Bu kod her abone iin ayr olup, SIM

kartnda ve AUC'ta kaytldr. Ki kullanlarak MS ile BTS arasnda iletilen tm

bilgiler (Sinyalleme ve konuma) ifreli olarak gnderilir. ifreleme ve deifre

ilemini salayan anahtar kod Kidir.

Bazstasyonu Alt Sistemleri (BSS)

Baz istasyonu alt sistemleri (BSS) baz istasyonu kontrolr (BSC) ve baz alc

ve verici istasyonundan (BTS) olumaktadr.

Baz Alc Vericistasyonu (BTS)

GSM, cep telefonlarn hcreselebekeye balamak iin BTS ad da verilen bir

dizi radyo ileticiyi kullanr. Bunlarn grevleri arasnda kanal kodlamas ve

kodlama/kod zme bulunmaktadr. BTS, radyo ileticiler ve alclar, antenler,

iletim (PCM) tesisine ara yz vs. den oluur. BTS, gerekli ar ilemkapasitesini salamak iin bir veya daha fazla alc-vericilerden oluabilir. Bir


34/132

15

BTS ok ynl anten ile her yne ya da sektrl (sektrel) anten ile

aralarnda 120o fark olan sektre yayn yaplabilir.

ok Ynl Anten (Omni) : Bu anten tipinde baz istasyonu tek hcreden

olumaktadr ve baz istasyonu merkez etrafndaeit olarak maktadr. Bu baz

alc ve verici istasyonu iin antenler bu maya uygun zelliktedir ve ok

ynl anten olarak isimlendirilir.

Sektrl Anten (Sektrel) : Sektrel baz istasyonlar bir veya birden fazla

hcreden olumaktadr. GSM'de kullanlan genel yap hcreden oluan

sektrel yapdr. Her bir hcre ayn zamanda sektr olarak isimlendirilir.

Sektrler ynl antenler kullanlarak oluturulur. Bu tip antenler n yzey

dorultusunda belirli bir ayla ma yaparlar.

Sektr yapda hcre snrlarn bir blgeye odaklama ve daha kesin olarak

belirlemek daha kolaydr. Yine antenler belirli bir eimle monte edilebilirler.

Bylece radyo sinyallerinin gidebilecei alanlar bilmek ve snrlar planlamak

daha kesindir. Dolaysyla ebekenin sinyal kalitesi daha iyi olacaktr. Hcreleri

daha kk dilimlere (sektr) ayrmakla abonelere daha kaliteli hizmet sunma

ve kapasitenin daha etkin kullanm mmkn klnmaktadr.

Dk abone kapasitesinin olduu ve olabildiince geni alanlarn

kapsanmak istenecei krsal blgeler iin ok ynl (Omni-cell) anten tipi,

yksek abone kapasitesi ve youn hcre yerleiminin gerekletirileceiehirsel alanlar iin sektrl (Sektr-cell) anten tipi tercih edilir.

Bazstasyonu Kontrolr (BSC)

Bir grup baz alc ve verici istasyonu (BTS) belirli bir baz istasyonu kontrolre

(BSC) balanr ve BSCde radyo kaynaklarn onlar iin ynetir. Mobil

istasyonlar alnan sinyal gc konusundaki bir raporu her 480 ms.de bir


35/132

16

gnderirler. BSC, bu bilgilerle dier hcrelere yaplan devir teslimi (Hand

over) balatabilir, BTS iletici gcn deitirebilir.

letim Kodlayc (Transcoder)

Transcoder, GSM'de kullanlan iletim format ile genel iletiim sistemlerindeki

iletim format arasnda dnm salar. GSM sisteminde hava ara yznde

(Air interface) iletimin zorluu nedeniyle ve daha verimli kullanm iin kabul

edilmi iletim deeri 16 Kbit/sdir. Normal iletiim sistemlerinde ise 64 Kbit/s

iletim kullanlmaktadr. Transcoder 16Kbit/s den 64 Kbit/se ve tersi ynde

dnm gerekletirmektedir. Ekipman olarak santrallerin (MSC) yanna

yerletirilmitir.

ebeke Alt Sistemleri (NSS)

Mobil Anahtarlama Merkezi (MSC) : MSC bir mobil abonenin ihtiyac olan

tm fonksiyonellii salar. Ana grevleri arasnda kayt, onaylama, yer

gncellemesi, cretlendirme, devir teslimler ve bir dolam abonesine ar

ynlendirmesi bulunmaktadr. ebeke alt sistemindeki fonksiyonel varlklar

arasndaki sinyalizasyon (kaytlar) iin No.7 sinyalleme sistemini kullanr.

MSC, dier ebekelerle (PLMN, PSTN) iletiim kurmay salyorsa, kpr MSC

(GMSC) olarak adlandrlr.

Kalc Konum Kt (HLR)

Mobil abonelerin ynetimi iin kullanlan bir veritabandr. Uluslararas Mobil

Abone Kimliini (IMSI), mobil istasyon ISDN numarasn (MSISDN) ve geerli

ziyareti konum kt (VLR) adresini saklar. Burada saklanan ana bilgiler,

her bir HLR tarafndan ynetilen mobil abonelere arlar ynlendirmek iin

her mobil istasyonun yeri ile ilgilidir. HLR yine, her bir MS ile ilgili servisleri de

salar. Bir HLR birok MSCye servis verebilir.


36/132

17

ZiyaretiKonumKt (VLR)

MSnin mevcut yerini, ar kontrol ve abone olunan hizmetlerin temin

edilmesi iin gerekli olan ve HLRden alnan bilgileri, VLR tarafndan kontrol

edilen her bir cep telefonu iin seilen abonelik hizmetlerinin teminini ierir. Bir

VLR, bir MSCye baldr ve normalde MSC'nin donanmna btnlemitir.

Kimlik Denetim Merkezi (AUC)

Her abonenin SIM kartnda saklanan gizli bir tuun bir kopyasn bulunduran

korunumlu bir veri tabandr. Radyo kanal zerinden onaylama ve kodlama

amacyla kullanlr. AUC, sahtecilie kar ek gvenlik temin eder. Normalde

bir GSM ebekesi ierisinde HLRa yakn bir yerdedir.

Cihaz Kimlik Kt (EIR)

EIR ebeke ierisinde yer alan geerli mobil istasyonu cihazlarnn listesini

ieren bir veri tabandr. Burada her bir mobil istasyonu uluslararas mobil cihaz

kimlii (IMEI) ile tanmlanr.

letme ve Bakm Merkezi

letme ve Bakm Merkezi (OMC), GSM fonksiyonel bloklarn denetleyen bir

ynetim sistemidir. OMC, GSM ebekesinin uygun almasn salamak zereebeke iletmecisine yardmc olur. Donanm fazlal ve akll hata belirleme

mekanizmalar, ebekenin almad srenin nlenmesinde yardmc olur.

OMC, MSC, BSC ve BTS'nin kontrol ve bakmndan sorumludur. Tm

kamuya ait mobil ebekeden (PLMN) veya PLMNnin sadece belirli

ksmlarndan sorumlu olabilir.


37/132

18

3.1.2. letim yaps

GSM ebekesinde iki temel balant yaps kullanlmaktadr:

Karasal balant: Baz alc verici istasyonundan santral birimine kadar

kullanlan balantdr.

Radyo frekans balants: Mobil telefonla baz istasyonunun balantsn

salayan yapdr. letiim sistemlerinde kullanlan karasal balantlar iin

Avrupa ve Amerika ayr standartlarla tanmlamalar yapmlardr. letim

deerleri asndan ayn yapda olan bu balantlar, yaplandrma olarak

farkldrlar.

E1 Balants

Avrupa standartlarnda tanmlanmtr. Bu standartlar kabul eden lkelerin

ebekelerinde kullanlmaktadr. Trkiye'de kullanlan hat yaps da E1

formatndadr. E1 balants 2,048 Mb/s veri hzna ve 64Kb/s'lk 32 adet

zaman dilimine (TS-Time Slot veya zaman dilimi olarak isimlendirilir) sahiptir.

Sfrnc zaman dilimi her zaman hattn senkronizasyonu iin ayrlmtr.

Geriye kalan 31. zaman dilimi ise PCM verisini tamak iin kullanlabilir. Bu

zaman dilimlerinden herhangi biri sistemi kontrol amacyla, 16. zaman dilimi,

sinyalleme kanal olarak ayrlr.

T1 Balants

T1 balants genel olarak Amerika ve Japonya'da kullanlr. 1,544 Mb/s'lk bir

veri hzna sahiptir. 24 adet 64Kb/s'lk zaman diliminden oluur ve hepsi PCM

veri iletimi iin kullanlabilir. Senkronizasyon, ek olarak kullanlan 1 bit

sayesinde salanr. Dolays ile bir veri erevesi 193 bit'tir (24x8 bit, ilave

olarak bir senkronizasyon biti). Sinyalleme bilgisi PCM verisi iindeoullanarak veya ayr bir sinyalleme zaman dilimi ile tanabilir. Hcresel


38/132

19

mobil ebekesinin fonksiyonlarndan biri radyo balants zerinden ses veya

veri iletim kalitesini salamaktr.

Frekans Band

Hcresel mobil iletiim sisteminde telefonlarla sistem arasndaki haberleme

radyo frekanslar ile salanmaktadr. Konuma ve haberleme bilgisi bu

radyo frekanslar ile tanmaktadr. Baz istasyonlarndan yaplan radyo

yaylmalar hcre kapsama alann oluturmaktadr.

Frekans band iki ksma ayrlmtr:

Yukar Ynde (Verme ynnde) : Baz istasyonu asndan baktmzda, baz

istasyonundan mobil telefona doru gerekleen iletim yolu verme ynnde

diyebiliriz.

Aa Ynde (Alma ynnde) : Baz istasyonu asndan baktmzda, mobil

telefondan baz istasyonuna doru gerekleen iletim yolu olarak

isimlendirilmektedir. Alma ve verme iin iki farkl frekans aral

kullanlmaktadr. GSM 900 sistemi iin abonelere ait konuma bilgisinin en iyi

ekilde tanabilecei bant genilii 25 MHz olarak hesaplanmtr.

GSM 900'e ait frekans band; 25 MHz verme ynnde, 25 MHz alma

ynnde olmak zere 125 adet 200 KHz'lik tayc frekansa ayrlmtr.20MHzde iki bant arasnda koruma band ve ileride gerekleecek

uygulamalar iin rezerve olarak braklmtr. Bu frekans dilimlerinin her biri

"frekans band veya frekans kanal" olarak isimlendirilmektedir. Her bir

frekans diliminde zaman oklamas (TDMA) yaplarak 8 kiiye ait bilgi

(konuma veya dier veriler) tanmaktadr. Frekans dilimlerinde kullanlan

radyo dalgalarnn zellii gerei oluan harmoniklerin bant dna tayor

olmas nedeniyle ayrlan frekans aralnn banda ve sonunda 100 KHz'lik


39/132

20

ksmlar dier frekanslarn etkilenmemesi iin kullanlmaktadr. Bu nedenle

toplam 125 frekans kanalnn 124 adedi etkin olarak kullanlmaktadr.

GSM 900 sisteminde bir abonenin konumasn ift ynl tamak iin 1 adet

verme ynnde ve 1 adet te alma ynnde frekans kullanmak gerekmektedir.

Abone iin alma ve vermede (Alma ynnde ve Verme ynnde) ayn kanal

numaral frekans kanal kullanlmaktadr. rnein; abonenin konumalar 3

nolu verme ynnde frekans kanal zerinden baz istasyonu aracl ile dier

telefon abonesine iletilirken, kar taraftan gelen ses bilgisi abonemize yine 3

nolu alma ynnde frekans kanal zerinden gelmektedir (2).

ekil 3.4. GSM ereve yaps

1 2 3 4 5 6 7 8

GSM ereve yaps

890915 MHz124 kanal (200 kHz)Alma Balants

935960 MHz124 kanal (200 kHz)Verme Balants

Zaman

GSM TDMA erevesi

GSM Zaman dilimi(normal burst)

4,615ms

Korumaboluu

Kuy-ruk

Kullancverileri T.S S

Kullancverileri

Kuy-ruk

3 bits 57 bits 26 bits 57 bits1 1 3

Korumaboluu

577 s


40/132

21

GSM sistemi, her erevenin 8 zaman dilimi ierdii ereve yapsn kullanr.

Bilgiler kanallarda 270,833 kbps hznda iletilmektedir.

Bir bitlik zaman dilimi:

Tb = 310*833,270

1=3,692 s

Bir zaman diliminin sresi:

Tslot =Zaman diliminde bulunan bit says * Tb =156,25 * 3,692 s

Tslot =577 s

Bir ereve iin gerekli sre:

Tereve= 8* Tslot=4,615 ms.

Kullancya ait bilgiler her 4,615 saniyede bir iletilir (1).

Modlasyon Teknii

GSM sisteminde saysal sinyal iletimi iin GMSK (Gaussian Minimum Shift

Keying) modlasyon teknii kullanlmaktadr. GMSK modlasyonunda, faz

deiiklikleri anlk olmayp, belirli bir periyot sresince yaplmaktadr. Bylece

yksek frekans bileenlerinin oluumu engellenmektedir. Bu da kullanlacak

spektrum bant geniliinin dier tekniklere gre daha az olmasn

salamaktadr. GMSK'de ilk nce saysal sinyal Gaus filtresinden geirilerek,

sinyalin ekli keleri yuvarlamak suretiyle deitirilir. Filtre edilen sinyal, faz

kaydrmas iin tayc sinyale uygulanr.


41/132

22

Ara yzler ve Protokoller

Bir protokol, iki cihaz arasndaki haberlemeyi salayan son derece iyi

gelitirilmi kurallar ve yntemler grubudur. Radyo balants zerinden ses

veya veri iletim kalitesini salamak, hcresel mobil ebekesinin

fonksiyonlarnn sadece bir ksmdr. Bir mobil istasyonu, ulusal ve

uluslararas olarak srekli dolaabilir. GSM ebekelerinde standartlatrlm

ar ynlendirme ve yer gncelleme fonksiyonlarn gerektirir. Bir kamu

iletiim sistemi, nc ahslar tarafndan kt amal kullanmlara kar

katmanl gvenlik mekanizmalarn gerektirir. Onaylama, ifreleme ve geici

mobil abone kimliklerinin (TMSI'lar) kullanlmas gibi gvenlik fonksiyonlar

mutlak bir gerekliliktir.

ekil 3.5. GSM ara yzleri ve protokolleri

Hava Ara yzndeki Trafik Kanallar

Trafik kanal (TCH), konuma ve veri trafiinin tanmas iin kullanlr. Trafikkanallar 26 ereveli oklu ereve (Multiframe) veya 26 TDMA erevesi

CM

MM

RR

LAPD

Radyo

RR

LAPD

Radyo

LAPD

PCM

16/64 kbit/s

Um Abis A

64 kbit/s /2.048 Mbit/s

MS BTS BSC MSC

LAPD

PCM

RRBTS

SS7

PCM

BS

MM

CM

SS7

PCM

BSSAP


42/132

23

kullanlarak tanmlanr. Bu oklu ereve 120 ms. srer. Her bir erevede 8

adet kullancya ait veri (Burst) tanmaktadr. oklu ereve sresinin 26 *

8e blnmesi ile bir burst periyodu iin geen sre bulunur. 26 ereveden,

24' trafik iin, 1'i yava balantl kontrol kanal (SACCH) iin kullanlr. Biri

ise kullanlmamaktadr. Verme ynnde ve alma ynnde olan TCH'ler

zaman ierisinde 3 burst periyodu eklinde ayrlr. Bu ekilde mobil

istasyonun e zamanl olarak alma ve verme zorunluluu yoktur. Bu zellik

elektronik devreleri basitletirmektedir. Bu yntem, karmak ift ynl

(Duplex) filtrelerinin kullanmn gerektirmez ve bylece enerji tketimini

azaltr.

Bu tam hzl (Full rate) TCH'lere ek olarak (TCH/F, 22,8 kbit/s), yarm hzl

(yarm hzl) TCHler (TCH/H, 11,4 kbit/s) de tanmlanmtr. Yarm hzl

TCHler, tek bir kanaldan iki arnn iletilmesine imkn vererek sistemin

kapasitesini iki katna karrlar. Veri iletimi iin bir TCH/Fnin kullanlmas

halinde, kullanlabilir veri hz gelitirilmi gvenlik algoritmalar sebebiyle 9,6

kbit/s deerine der (TCH/H'de: maksimum 4,8 kbit/s). GSM tavsiyelerinde,

bunlar tek bana alan tahsis edilmi kontrol kanallar (SDCCH) olarak

adlandrlr.

Hava Ara Yzndeki Sinyal Kanallar

Fiziksel kanallara birka mantksal kanal elenir. Mantksal kanallarn

organizasyonu, uygulamaya ve bilgi akmnn ynne baldr (Vermeynnde, alma ynnde veya iki ynl). Bir mantksal kanal, kullanc

verilerini tayan bir trafik kanal (TCH) veya sinyal kanal olabilir. Bir GSM

radyo frekans taycs, 8 MS abonesinin ayn anda grme yapmasn

destekler. Tayc zerindeki her bir kanal (8 kanaldan biri) srenin 1/8'idir.

Bu teknie zaman blmeli oklu eriim (Time Division Multiple Access

(TDMA)) denir. Sre zaman dilimi denilen eit dilimlere ayrlmtr. Zaman

dilimleri sra ile ve 07 arasnda numara verilerek dzenlenmitir.Tekrarlanan her bir 8 zaman dilimlik periyoda TDMA erevesi denir. Her bir


43/132

24

telefon grmesi bir zaman diliminde tanr. Zaman dilimi iinde tanan

bilgi burst olarak isimlendirilir. MS ile BTS arasndaki bu balant, bilgi

tamak iin kullanlan fiziksel kanallardr. Bu kanallarda farkl zaman ve

durumlarda farkl bilgiler tanmaktadr. Ayn fiziksel kanaln farkl amalar

iin kullanlabilmesi amacyla mantksal kanal olarak tanmlanmtr.

GSM Mantksal Kanallar:

Mantksal kanallar iin iki ana grup vardr. Bunlar trafik kanallar ve kontrol

kanallardr.

ekil 3.6. GSM mantksal kanallar

Trafik Kanallar: Trafik kanal konuma ve veri tar. TCH'lerin farkl tipleriaada verilmitir:

MANTIKSAL KANALLAR

TRAFIKSNYALLEME

TAM HIZLI

Bm 22.8 Kb/S

YARIM HIZLI

Lm 11.4 Kb/S

YAYIN ORTAK KONTROL TAHSS EDLENKONTROL

FCCH SCH BCCH

PCHRACH

AGCH

SDCCH SACCH FACCH

FCCH -- FREKANS DZELTME KANALI

SCH -- SENKRONZASYON KANALIBCCH -- YAYIN KONTROL KANALI

PCH -- ARAMA KANALI

RACH -- RASGELE ERM KANALIAGCH -- ERM VER KANALISDCCH -- BAIMSIZ ATANMI KONTROL KANALISACCH YAVALGL KONTROL KANALIFACCH HIZLI BAGLANTILI KONTROL KANALI

SADECE

VERME BALANTISI

SADECE ALMA

BALANTISI

HER KS


44/132

25

izelge 3.2. TCH tipleri

Trafik Kanal Konuma Veri

TAM HIZLI 13kb/s normal 9,6kb/s

YARIM HIZLI 6,5kb/s 4,8kb/s

Hava ara yzndeki sinyal kanallar ar oluturulmas, arama, ar bakm,

senkronizasyon vs. amacyla kullanlr. 3 grup sinyal kanal bulunmaktadr.

Yayn Kanal (BCH)

Sadece alma ynnde bilgilerini tarlar. Esas olarak senkronizasyon ve

frekans dzeltmesinden sorumludurlar. Bu nokta-oklu nokta iletiimini

salayan tek kanal tipidir. Burada ksa mesajlar birok cep telefonuna e

zamanl olarak iletilir.

BCH aadaki kanallar ierir:

Yayn Kontrol Kanal (BCCH) : Genel bilgiler, hcreye zel, yerel alan

kodu (LAC), ebeke operatr, eriim parametreleri, komu hcrelerin

listesi vs. verilerini ierir. MS, BCCH'den gelen sinyalleri, ayn ebeke

ierisinde bulunan birok BTS'lerden ve/veya farklebekelerden alr.

Frekans Dzeltme Kanal (FCCH) : Sadece alma ynnde kullanlr. MS

frekanslarnn dzeltilmesi, frekans standardnn cep telefonuna

iletilmesi, ayn zamanda zaman aralklar arasndaki snrlar ve bir

TDMA erevesinin ilk zaman aralnn konumunu temin ederek alma

senkronizasyonu amacyla da kullanlr.

Senkronizasyon Kanal (SCH) : Sadece alma ynnde kullanlr. ereve

senkronizasyonu (TDMA ereve numaras) ve baz istasyonun

tanmlanmas bilgilerini ierir. SCH burst'un geerli bir ekilde alnmas,

cep telefonunun bir BTS ile senkronize olmas iin gerekli tm bilgileri

temin edecektir.


45/132

26

Ortak Kontrol Kanallar (CCCH)

Cep telefonu ve baz alc ve verici istasyonu (BTS) arasndaki bir grup yukar

ynde (Verme ynnde) ve aa ynde (Alma ynnde) kanallardr. Bu

kanallar, ebekeden cep telefonlarna doru bilgi iletilmesi iin kullanlr ve

ebekeye eriim salar. CCCH'ler, aadaki kanallar ierirler;

Arama Kanal (PCH) : Sadece alma ynnde kullanlr. Cep telefonu, baz

alc ve verici istasyonu (BTS) tarafndan gelen arlar konusunda PCH

zerinden bilgilendirilir.

Eriim Verme Kanal (AGCH) : Sadece alma ynnde kullanlr. BTS, cep

telefonuna bir TCH veya SDCCH tayin eder ve bylece ebekeye cep

telefonunun eriimini salar.

Rasgele Eriim Kanal (RACH) : Sadece alma ynnde kullanlr. Cep

telefonunun bir aramaya cevap olarak veya bir arama sebebiyle bir

SDCCH isteine izin verir. Cep telefonlar bu kanal zerinden gnderme

yapmak iin rasgele bir zaman aral seer. Bu, dier cep

telefonlarndan gelen sinyallerle arpmaya neden olabilir.

PCH ve AGCH, arama (paging) ad verilen bir kanala ve paket eriim verme

kanalna iletilir (PAGCH).

Tahsis Edilen Kontrol Kanallar (DCCH)

DCCH dolam, devir teslimler (Hand overs), ifreleme vs. ilemlerden

sorumludur.

DCCH'ler aadaki kanallar ierir:

Bamsz Tahsis Edilmi Kontrol Kanal (SDCCH) : Cep telefonlar ve

baz alc ve verici istasyonlar (BTS) arasndaki iletiim kanaldr. Cep


46/132

27

telefonuna trafik kanal tahsis edilmeden nce, bir dier deyile ar

kurma aamasnda, sinyalleme yapmak iin kullanlr.

Yava lgili Kontrol Kanal (SACCH) : Srekli olarak lm raporlarn

(mesela, baz istasyonu alan glerini) bir TCH'nin veya SACCHnin

almasna paralel olarak iletir. Devir teslim kararlar iin gereklidir.

Genellikle TCH veya SDCCH'ye tahsis edilir. Acil olmayan ilemler, radyo

lm verileri, g kontrol (sadece Alma ynnde) iin gereklidir.

Hzl Balantl Kontrol Kanal (FACCH) : SDCCHye benzerdir ancak

TCHnin almasna paralel olarak kullanlr. FACCH'nin veri hznn

yetersiz olmas durumunda "dn alma modu" kullanlr. TCH'den ek

bant genilii dn alnr. Bu abonenin ar belirleme onay, teslim

kararlar v.s. gibi mesajlar iin geerlidir.

TRAU (Transfer Kodlama ve Hz Ayarlama nitesi) erevesi

TRAU (Transcoding and Rate Adaptation Unit- Transfer Kodlama ve Hz

Ayarlama nitesi) erevesi Abis ara yznde 16 kbit/s trafik kanalnn iletim

birimidir. Kullanc verileri iin 13,6 kbit/s ve 2,4 kbit/s bant ii sinyalizasyon

iin kullanlmaktadr. Burada, sinyalizasyon ve veri bitlerinin meydana geldii

konumlar belirlenir.

Abis ara yznde kullanlan protokol LAPD'dir. Bu protokol ISDN'den adapte

edilmitir. LAPD, gruba ayrlabilen aadaki ereve tiplerini temin

etmektedir:

Numaralandrlmam ereveler

Bilgi transfer erevesi

Denetleme ereveleri

Radyo sinyal ilemlerine ek olarak Abis (BSSde kullanlan protokol) ara yz

yine, BTS'ler iin iletme ve bakm ilemlerine bir iletim yolu ve dorudan


47/132

28

ISDN standartlarndan alnan 2. kademe ynetim ilemlerine bir iletim

mekanizmas oluturur.

MSC Protokolleri

MAP (Mobil Uygulama Ksm) : Mobil radyo ebekesindeki farkl veri

tabanlarndaki aramalar kontrol etmek iin kullanlr (HLR, VLR ve EIR).

MAP sorumluluklar arasnda eriim ve yer ynetimi (kullancnn konumunun

belirlenmesi), MSC-MSC devir teslimi, gvenlik fonksiyonlar, iletme ve

bakm, SMS ve tamamlayc servislerinin gereklemesi bulunmaktadr.

TCAP (lem Yetenekleri Uygulama Ksm) : Datlm uygulama srelerine

olan talepleri deerlendirmek iin gerekli evrensel arlar ve fonksiyonlar

salar.

ISUP (ISDN Kullanc Ksm) : PLMN'ler ve dier ebekeler arasnda birlikte

almay kontrol eder (mesela ar dzeni / indirme) ve TUP ile ayn temel

grevleri yerine getirir.

INAP (Akll ebeke Uygulama Ksm) : Var olan ebeke zerinden akll

servislerin almasn salar (rnein, cretsiz arama, zamana bal

ynlendirme fonksiyonlar) .

TUP (Telefon Kullanc Ksm) : PLMNler ve dier ebekeler arasndakibirlikte almay salar. TUP normalde uluslararas balantlar salamak

iin kullanlmaktadr ve yava yava yerini ISUPa brakmaktadr.

ar Gerekletirme Senaryosu

Aadaki rnekte GSM ebekesinde, sabit ebeke abonesinden cep

telefonu abonesine yaplan bir ar adm adm anlatlmaktadr.


48/132

29

Sabit ebekeden gelen ar geit MSC'sine (GMSC) iletilir.

Daha sonra, aranan tarafn MSISDN numarasna dayal olarak, HLRbelirlenir.

HLR, aranan numarann mevcudiyetini kontrol eder. Daha sonra ilgili

VLRden bir mobil istasyonu dolam numaras temin etmesi istenir.

Bu, GMSC'ye geri iletilir.

Daha sonra balant, sorumlu MSC zerinden aktarlr.

Bu durumda VLR mobil abonenin konum aral ve eriilebilirlik stats

konusunda aratrma yapar. MSnin eriilebilir olarak iaretlenmesi durumunda bir radyo ars

devreye alnr.

Sz konusu radyo ars VLR'ye atanan tm radyo blgelerinde

yrtlr.

Mobil abonenin telefonu, mevcut radyo hcresinde arama talebine cevap

verdiinde, gerekli tm gvenlik ilemleri yrtlr.

Bunun baarl olmas durumunda VLR, MSC'ye ebekenin

tamamlanabileceini bildirir.

Bylece konuma balar.

GSM deki Test ve lmler

nceki blmlerden de grld gibi, GSM teknolojisi ok karmaktr.

Doal olarak bu tr bir teknolojinin kurulmas, iletmeye alnmas, ynetilmesive optimize edilmesi byk bir itir. Kaynaklarn kstl olmas sebebiyle

(yksek maliyetlerine ek olarak) ebeke optimizasyonu gittike kritik hale

gelen bir ekonomik faktr olmaktadr.ebeke performans, ebeke kullanm,

abone davran ve hizmet kalitesi (QoS) konusuna hakim olabilmek iin

aadaki test yntemleri faydaldr.

Trafik Analizi: Burada, E1 veya T1 PCM erevesi ierisindeki sinyal kanallarAbis ierisinde ve GSM ann A ara yzlerinde analiz edilir ve izlenir. Farkl


49/132

30

zaman aralklarnn ilettii trafik tipinin ne olduu nemli deildir (konuma,

veri veya sinyal) .

Bit Hata Oran (BER) Testi: BER Testi, PCM dzeyinde hata lmdr.

PCM bit hata oran (BER) sabit ebeke operatrlerinden kiralk hatlarn

kalitesini onaylamalar gereken GSM operatrleri iin nemlidir.

GSM dzeyinde, TRAU'daki kontrol bitlerinin deerlendirilmesiyle, gerek

iletiim (serviste) esnasnda bir bit hatas olasl (Verme ynnde)

belirlenebilir.

ebeke Kalitesi Testi: ebeke kalitesinin llmesini salayan ve potansiyel

geliim alanlarn ortaya karan bir dizi farkl lmleri ierir. Bu kapsamda:

Ada problemleri

Kapsama deliklerinin belirlenmesi

Sinyal ve trafikle ilgili ebeke yk

Devir teslim hatlar

Alma dzeyi izleme

BTSnin bit hata oran

ok yollu giriim ve yaylma gecikmeleri

Frekans giriimi (frekansn yeniden kullanlmas sebebiyle)

ar tamamlama / kesme hz

Sistemin ar yklenmesi bulunur.

Bir GSM ebekesinin en uygun adan derecelendirilmesi ebeke

parametrelerinin, istatistiklerinin, sinyalleme protokollerinin ve alarmlarn

kapsaml analizini gerektirir.


50/132

31

Sistem zellikleri

Bu blmde GSM ebekesinin zelliklerinin ksa bir tanm verilmektedir.

Dolam

Dolam zellii kullancnn herhangi bir GSM ebekesinde ar

gerekletirmesini, almasn ve ayn kullancya ait zellikleri tm dnyada

kullanmasn salar. Bylece dnya apnda dolam ile kullancya her yerde

ayn telefon numarasndan ulalabilir.

Devir Teslim (Hand Over)

Hcresel ebekede, radyo ve sabit ses balantlar, bir ar boyunca srekli

olarak tahsis edilmezler. Devir teslim, devam eden bir ary farkl bir kanala

veya hcreye iletmek anlamna gelir.

GSM de balantnn aktarlmasn salayan drt farkl tipte devir teslim

bulunmaktadr. Bunlar:

Ayn hcre ierisindeki kanallar

Ayn BSC tarafndan kontrol edilen hcreler (BTSler aras devir teslim)

Farkl BSC'lerin kontrol altnda ancak ayn MSCye ait olan hcreler

(BSCler aras devir teslim)

Farkl MSC'lerin kontrol altndaki hcreler (MSCler aras devir teslim)

lk iki tipteki devir teslim sadece bir baz istasyonu kontrolr (BSC)

iermektedir. Sinyal bant geniliini korumak iin, bunlar MSCyi katmadan,

BSC tarafndan ynetilirler. Son iki tipteki devir teslim ilgili orijinal MSC

tarafndan uygulanr.


51/132

32

Devir teslimler, BSC veya MSC tarafndan (trafik yknn dengelenmesi

amacyla) balatlabilir. Konuma srasndaki zaman aralklarnda komu

hcredeki yayn kontrol taranr ve muhtemel devir teslim konusunda en iyi

alt adayn listesi oluturulur. Bu bilgi BSCye ve MSCye en az saniyede bir

iletilir ve devir teslim algoritmas iin kullanlr. Bir devir teslimin ne zaman

balatlaca konusundaki karar aadaki parametrelerin bir fonksiyonudur.

ok Yollu Eleme

Eleme, sinyalin istenmeyen yansmalardan ayrt edilmesi iin kullanlr.

ncelikle iletilmi sinyalin ok yollu zayflama ile nasl deitii belirlenir.

Sinyalin giriim ksmn karmak iin eitli yntemler uygulanr.

Frekans Sekmesi (Frequency Hopping)

Mobil istasyonun frekans hzll bulunmaktadr. Bunun anlam verileri

iletmek ve almak iin farkl frekanslar arasnda dolalabilmesidir. Normal bir

cihaz bir saniyede 217 defa frekans deiimi yapabilir. Bu yntemle BTS her

bir TDMA erevesi farkl bir tayc frekansta iletilir. Frekans sekme

algoritmas, yayn kontrol kanal zerinde iletilir. ok yollu zayflamann,

tayc frekansna bal olmas sebebiyle yava frekansl sekme, problemin

azaltlmasna yardmc olur. Buna ek olarak, ortak kanall giriim rasgele etki

halindedir. Yayn ve ortak kontrol kanallar frekans sekmesine tabi deillerdirve genellikle ayn frekans zerindedirler.

Kesikliletim (DTX)

Cep telefonunun pil tketimini azaltmak ve hava ara yzndeki giriimi

minimuma indirmek iin kullanc sinyali iletimi, konumalardaki durmalar

esnasnda kesilir. MS tarafndan yapay olarak, konumadaki ani kesintilersebebiyle kesilmeleri nlemek iin eitli yntemler uygulanr.


52/132

33

Sreksiz Alma (DRX)

Mobil istasyondaki pilin enerjisini korumak iin kullanlan bir dier yntem de

sreksiz almadr. Baz istasyonu tarafndan gelen ar sinyalini yaynlamak

iin kullanlan arama kanal alt kanallara yaplandrlmtr. Her bir mobil

istasyonun, kendi alt kanaln dinlemesi gerekir. Birbirini takip eden arama alt

kanallar arasndaki srede, mobil uyuma moduna geebilir, burada hemen

hemen hi enerji sarfiyat olmaz (2).


53/132

34

4. HCRE PLANLAMASI

4.1. Hcresel Sistem

Hcresel sistemin temel birimi hcredir. Hcresel terimi, kaplama alannn

blnd blgelerin bal petei eklinde hcrelere blnmesinden

gelmektedir. Hcre boyutu, koullara bal olarak deiir. eitli nesneler ve

doal arazi nedeniyle oluan bozucu etkiler sebebi ile hcreler tam bir altgen

eklinde deildir. Hcresel sistem krsal ve kentsel vb. alanlar iin ayr ayr

deerlendirilir. Bu deerlendirme kapsama ve maliyet parametrelerinin en

uygun dengeye sahip olmas iin yaplr. Sz konusu denge hcreselebeke

mhendisliinin en nemli grevleri arasnda yer almaktadr.

4.2. Hcre Kmesi

Hcre kmesi hcreler grubundan oluur. Hcre kmesinde, operatre tahsis

edilen spektrumun tamamndan yararlanlr. Kme ierisinde bulunan hcre

saysna bal olarak her hcrede bulunan kanal says deiir. Frekans

yeniden kullanm faktr kmede bulunan hcre saysna bal olduundan,

operatre tahsis edilen frekans spektrumu bu sayya bal olarak yeniden

kullanlr. Bylece artan trafik ihtiyac karlanmaya allr. Kanallar kme

ierisinde yeniden kullanlmaz. GSM sisteminde artan trafik ihtiyacn

karlamak iin azalan hcre boyutlar sistem kapasitesini artrr fakat

ynlendirme ve devir teslimi (Hand over) gletirir. GSM sisteminde sektrl antenlerin kullanld durumlarda ounlukla 3/9, 4/12, 7/21 olmak

zere eit hcre kmesi kullanlmaktadr. 3/9 hcre kmesinde, her biri

sektrden oluan adet baz istasyonu, toplamda 9 adet hcre

mevcuttur.


54/132


55/132


56/132

37

geometrik plan esasna dayanan teorik model, tasarmn ikinci admdr.

Byle nominal tasarmlardaki hcrelerin ekli, anten eidine ve temel baz

istasyonunda kullanlan k gcne baldr. Yaygn olarak kullanlan iki

anten eidi vardr. Bunlar her ynde ma yapan ok ynl (omni) anten ve

yaylan gc sektrlerin zerine toplayan sektrl (sektrel) antendir (3).

4.4. Hcre Planlama Sreci

Hcre planlamas, hangi radyo tehizatlarnn kullanlaca, bu radyo

tehizatlarnn hangi alanlarda yayn yapaca ve bu tehizatlarn nasl

konfigre edilecei gibi aktivitelerin btndr.

4.4.1. Trafik ve kapsama analizi

Hcre planlamas, trafik ve kapsama analizi ile balar. Bu analiz sonucunda

corafi alan ve beklenen kapasite ihtiyac konularnda bilgi elde edilir.

4.4.2. Taslak hcre plan

Trafik ve kapsama analizinden elde edilen verilerin derlenmesi ile bir taslak

hcre plan oluturulur. Taslak hcre planlar ilk hcre plandr ve daha

sonraki planlar iin bir temel oluturur.

Kapsama ve giriim tahminleri genellikle bu aamada balatlr. Bu trplanlamalar radyo yaylm almalar iin bilgisayarl analiz programlar

gerektirir.

ncelemeler

Taslak hcre plan oluturulmu bulunmaktadr. Bir sonraki aamada,

kapsama ve giriim tahminlerini dorulamak iin radyo lmlerigerekletirilir. Radyo tehizatlarnn konulaca alanlar ziyaret edilir. Bu ok


57/132

38

kritik bir aamadr nk hcresel bir ebekeyi planlarken evrenin durumunu

incelemek ve yerleim iin uygun olup olmadna karar vermek

gerekmektedir.

Gerek Zamanl Hcre Plan ve Sistem Tasarm

Analiz programlar ile gerekletirilen tahminlere gvenilerek BTS, BSC ve

MSC tehizatlarnn boyutlandrmalar yaplr. Bundan sonra gerek zamanl

hcre plan oluturulur. Bu plan daha sonra sistem kurulumlarnda kullanlr.

Uygulama

Gerek zamanl hcre planlamas ve sistem tasarmn takiben sistem

kurulumu, hizmete verilmesi ve test ilemleri gerekletirilir.

Sistem Uyumu

Sistem kurulumu gerekletirildikten sonra, sistemin, talepleri ne lde

karlad srekli deerlendirilir. Bunun iin mteri ikyetleri, ebeke

performans parametrelerine baklr (4,8).

4.5. Hcresel Kavram

Hcresel kavramnn iki ana unsuru, frekansn yeniden kullanlmas ve hcreblnmesidir. Frekans yeniden kullanlmas, birbirinden uygun bir mesafe ile

ayrlm iki hcrenin ayn frekans kanaln ezamanl kullanmasdr.

Hcre blnmesi ise artan trafik ihtiyacnn karlanmas amacyla geni

alanlarn kapsand byk hcrenin kk hcrelere blnmesidir.


58/132

39

4.5.1. Hcrelerin blnmesi

Hcre blnmesi hcresel hareketli haberlemede byk nem tamaktadr.

Trafik younluu bymeye baladnda, her bir hcredeki frekans kanallar

yeterli sayda hareketli abonenin aramasna cevap veremez. Bu durumda

orijinal hcre, kk hcrelere blnebilir. Genellikle yeni hcre yarap,

orijinal apn yarsdr. Frekansn yeniden kullanlmas ve hcre blnmesi

sayesinde tek bir alanda ok fazla aboneye hizmet verilebilir.

4.5.2. Frekans yeniden kullanm

Mobil sistemler iin kstl radyo frekans kanal bulunduundan, artan trafik

ihtiyacn karlamak iin radyo kanallarn yeniden kullanacak yollar

aranmaktadr. Bulunan yol, frekans planlamas veya frekans yeniden

kullanmdr.

Frekans yeniden kullanm kavram, kk corafik alan ierisinde her

hcreye bir grup radyo kanalnn tahsis edilmesi zerine temellenmitir. Sz

konusu radyo kanal grubu komu hcrelere tahsis edilen radyo kanallarndan

tmyle farkldr.

Bu sistemde, farkl corafi konumlarda bulunan kullanclar ayn frekans

kanaln e zamanl olarak kullanabilirler. Frekans yeniden kullanm

sistemleri, spektrum etkinliini ok byk oranda arttrmaktadr (19).

Eer sistem uygun olarak dzenlenmemise ciddi boyutlarda giriimler

meydana gelir. Ayn kanaln ortak kullanlmas sonucu meydana gelen bu

giriime, Ortak Kanal Giriimi (Co-channel interference) denir ve frekansn

yeniden kullanlmasnda karlalan en byk sorundur (3).


59/132

40

Frekans yeniden kullanm, ortak kanal giriiminin kabul edilebilir seviyede

olduu, birbirinden yeterli derecede uzaklklara ayrlm farkl hcrelerde,

ayn tayc frekansn ezamanl yeniden kullanlmasdr.

rnein sistemde mevcut olan toplam kanal saysnn S olduunu dnelim.

Sz konusu sistemde bir kmede bulunan hcreler S adet kanal

paylamaktadr. Sistem M adet kmeye sahiptir. Her hcrenin k adet kanal

vardr. Bylece sistemin kapasitesi C=M.k.N olur. Bu durumda frekans

yeniden kullanm faktr 1/Ndir. Yeniden kullanmn olmad durumda

sistem kapasitesi S= M.k olur.

GSM 900'de kullanlabilecek toplam frekans kanal says 124 adettir. Bu

frekanslar her lkede bir veya birden fazlaebekenin kapsamasn salamak

iin kullanlacak toplam kapasitedir. Dolaysyla planlanan btn ebekeler

iin bu frekanslar paylalmak durumundadr.

rnein lkemizde, GSM 900 ebekesi iletmecisi olarak Turkcell ve Telsim

ebekeleri kurulmutur. Her iki ebekede 124 adet frekans paylamlardr.

Telsime tahsis edilen 50 adet frekans 2130 ve 4079 aralnda

bulunmaktadr. Ayn ekilde Turkcell'e tahsis edilen 50 adet frekans 1019 ve

81120 aralnda bulunmaktadr. Geri kalan frekanslar frekans tahsisinden

sorumlu makamn (Telsiz leri Genel Md.) kontrolnde olup, yeni ebekeler

iin veya mevcut ebekelere ilave tahsis eklinde kullanlabilir.

Bir operatrn snrl saydaki frekanslarla btn lkeyi kapsamas olduka

zordur. Trkiye gibi bir lkeyi dnecek olursak Turkcell 50 frekansla btn

lkeye yayn gerekletiremez. Bu duruma zm salamak zere,

operatrler frekanslar yeniden kullanmak iin modeller gelitirmilerdir.

Bir ebekede frekanslarn hangi sklkla ve ne kadar kullanlacann

hesaplanmas gerekmektedir.


60/132

41

Radyo dalgalar, baz istasyonu ve mobil telefonlardan belirli bir gte

yaynlanrlar. Planlamaya gre deimekle birlikte standart seviye baz

istasyonu iin 20 Watt ve mobil telefonlar iinse 2W gcndedir. Radyo

dalgalar evre artlar ile orantl olarak zayflarlar. Bu zayflama, ilave bir

etki olmakszn, havada zayflama mesafenin karesi ile ters orantldr.

Mobil telefon ve baz istasyonunun sinyalleri arasndaki minimum al seviyesi

-104 dBm'dir (8). Bu seviyeden daha dk gte gelen sinyaller

ilenememektedir. Fakat bu snrlarn dnda sinyal zayflayarak ta olsa

yaylmasn devam ettirmekte ve sonsuzda sfr seviyesine yaklamaktadr.

Bu zayf sinyaller ayn frekansta bir sinyalle (veya yakn frekansla, 1 ve 3

nolu frekanslar 2 nolu frekansn bitiik frekanslardr) karlanca bu sinyali

zayflatc ya da dier bir tabirle bozucu bir etki gstermektedir. Bu olay

"giriim" olarak isimlendirilir. Giriim seviyesi konuma kalitesini dorudan

etkilemektedir. Hcreler planlanrken corafi konum ve sinyal glerinin ne

seviyede olaca ve giriim etkisi gz nnde bulundurulmaldr.

Kabul edilir ortak kanal giriiminin meydana geldii ayn frekansn

kullanlmasna izin veren minimum uzaklk aadaki forml ile bulunur.

NRD 3= [4.1]

Formlde kmede bulunan hcre saysn belirten N deeri her kmede

bulunan hcre saysdr. D'nin artmas, olabilecek ortak kanal giriim

ihtimalini azaltr. Giriimin azaltlmas iin yksek bir N deeri ve artan trafik

ihtiyacnn karlanmas iin dk N deeri arzu edilir. Aada N ve D

deerlerinin nasl bulunduu ekillerde aklanmaktadr (3).


61/132

42

4.6. Baz stasyonlarnn Yerleimi

ekil 4.5. Dzgn altgen hcre geometrisi

u, v eksenleri 600 ayla ayrlr.

Hcre merkezleri aras uzaklk bir birim lt olarak alnr.

Hcre yarap R olarak alnr.

Frekanslarn ezamanl kullanmna hcre merkezleri aras uzaklk D

olarak alnr.

Bu deerlerden yola karak 2Rcos300 = 1dir.

.bulunur3

1=R [4.2]

x y den u-v koordinatlarndaki P(u,v) noktasna uzaklk

r2 = x 2 + y 2 [4.3]

1

N=19

r

3

2

600

v=y

4

3

2D

1

2

4

3

uN=19P(u,v)

N=7

N=7

xN=7

N=19

N=19N=19

N=7


62/132

43

x = u.cos300 [4.4]

y = v + u.sin300 [4.5]

r = (v 2 + u.v + u 2)1/2 denklemleriyle bulunur. [4.6]

Yukardaki eitlii kullanarak ortak kanal hcrelerini bulmak iin referans

hcreden balarz. U ekseni boyunca i miktarnca ve v ekseni boyunca j

miktarnca hareket ederiz. Sonu olarak ortak kanal hcreleri arasndaki

mesafe aadaki ekilde bulunur:

D = (i2 + ij + j2)1/2 [4.7]

D, komu kmeler arasndaki ortak kanal hcreleri arasndaki mesafedir.

NRD 3= denklemi ve3

1=R N = D2 olarak bulur.

Buradan:

N = i2 + ij + j2 olarak bulunur. [4.8]

izelge 4.1. Hcre kmeleri

Yeniden kullanm koordinatlar

Yeniden Kullanm

rntsnde

Hcre says

i j N

1 0 1

1 1 3

1 2 7

2 2 12

1 3 13

2 3 19

1 4 21


63/132

44

ekil 4.6. N=7 deerinin bulunmas

ekil 4.7. N=4 deerinin bulunmas

Yukardaki ekillerden ve formlerle baz istasyonu yerleiminin nasl

bulunduunu daha ayrntl anlam oluruz (19).

N = i2 + ij + j2N= 22 + 2*0 + 02

N = 4 + 0 + 0N = 4

D = 3N * RD = 3.46R

i

D

R

i

j

1

2

3

4

5

6

7

N = i + ij + j N= 22 + 2*1 + 12N = 4 + 2 + 1

N = 7

D = 3N * RD = 4.58R

1

2

35

6

7

D

R


64/132

45

4.7. Giriim

Kablolu haberlemede iletimin snrlandrc parametresi sinyal gc iken,

hcresel sistemlerde sz konusu parametre giriimdir. GSM sisteminde

olumsuz etki eden giriimlerin en yaygn tr ortak kanal giriimidir. Ortak

kanal giriimi, bir hcredeki tayclarla dier hcrelerdeki tayclarn ayn

frekansa sahip olmalar durumudur. lgilenilen tayc ve dier herhangi bir

tayc iin ayn frekans kullanldnda, dier taycdan alnan sinyalin

gc ok byk olursa kalite problemleri ortaya kar. GSM sisteminde

konuma ifrelenerek iletilir ve giriim annda kullanclar birbirlerinin tayc

frekanslarn sese eviremediinden dier kullancnn konumasn

duyamaz.

Kapsama alanndaki byk nesnelerin tayc frekanslar yanstmalar

sonucu ok yollu snmleme (multipath fading) oluur. Kullanlan yksek

frekans nedeniyle kolayca faz farkna sahip olabilen yansyan sinyal ile

gerek sinyalin gcnn yakn olduu durumlarda konumann

gereklemesi zorlar.

Frekans sramas teknii, ar boyunca konuma sinyallerini TS (Zaman

dilimi)lar arasnda aktararak ortak kanal giriimi ve ok yollu snmleme

problemlerine zm salamaktadr.

4.8. Komu Kanal Giriimi

ki kanal birbirine ok yakn olduunda, birbirlerinden zarar grrler. Buna

komu-kanal giriimi ad verilir. Bu, bant geiren szgelerin

gelitirilmesiyle, g kontrolyle ve modlasyonun deitirilmesiyle

azaltlabilir.


65/132

46

Komu tayc frekanslar tayc frekans ile karlatrldklarnda, ok gl

sinyal iddetine sahip olmalarna izin verilmez. Farkl frekanslarda olmalarna

ramen, bu gl sinyalin bir ksm mevcut tayc ile karabilir ve kalite

problemlerinin domasna neden olabilir. Hcre planlamas sresince ama 3

dBden byk C/A deeri elde etmek olmaldr.

C/A > 3 dB [4.9]

Ayn hcre ierisinde ve hatta tercihen komu hcreler arasnda komu

frekanslardan kanlmaldr. Tayc frekanslarn, iyi kantlanm yeniden

kullanm modellerine gre, yeniden kullanlmas ile hem ortak kanal giriimi

hem de komu kanal giriimi problemleri en aza indirgenecektir (4).

4.9. Kanal Giriim (CIR) Orannn Hesaplanmas

Farkl hcrelerde mevcut frekans yeniden kullanma ilemi, hcreler

arasndaki ortak kanal giriimi ile snrlanmtr. Ortak kanal giriimi, byk bir

problem olabilir. Hcre boyutu, her hcredeki iaret kuvvetinin kaplama alan

ile saptanr. Kmede bulunan hcre says sabit olduu srece, ortak kanal

giriimi hcrenin gnderdii gten bamsz olacaktr. Ortak kanal giriimi, q

parametresinin bir fonksiyonu olacaktr.

K=R

Dq = = N3 [4.10]

Buradaki q parametresi, ortak kanal giriimi azalm faktrdr. q oran

arttka, ortak kanal giriimi azalr. D, frekansn yeniden kullanm uzakldr.

R, hcre yarapn belirtmektedir (3).

IK , ok ynl antenin kullanld 1. sradaki ortak kanal giriim hcrelerinin

saysdr. C/I ise aadaki bantyla verilir.


66/132

47

=

=IK

kkI

C

I

C

1

[4.11]

C, taycy simgeler. Altgen eklinde hcresel sistemde 1. srada daima 6

tane ortak kanal giriim hcresi vardr. Bu yzden IK =6dr. Lokal grltnn

giriim seviyesinden olduka kk olduunu varsayarsak ve bunu ihmal

edersek C/I aadaki formu alr.

=

=IK

k

kD

R

I

C

1

[4.12]

, gerek arazi evresi ile saptanan yaylma yol kayp eimidir. Bu deer

gerek arazi artlaryla bulunur. Deeri iki ile be arasnda deiebilir ve

mobil radyo ortamnda bu deer 4 olarak kabul edilir (26). 2. sradaki giriim

hcrelerinin ortak kanal giriimi ihmal edilirse:

( )==

=

=

II

K

k

k

K

k

k qR

DI

C

11

11

[4.13]

kq , k. ortak kanal giriim hcresindeki ortak kanal giriim azalm faktrdr.

TmkD larn ayn olduunu varsayalm. Bu durumda kDD = ve kqq = olur.

C/I ise aadaki hali alr.

66

q

D

R

I

C==

[4.14]


67/132

48

Pratikte C/Inn deerinin 18 dB ya da bundan daha byk bir deer olmas

beklenir. Yukardaki ifadeye gre q aadaki formu alr.

/1

6

=I

Cq [4.15]

I

C=18 dB saysal deer olarak 63,1e eittir. Buna gre:

( ) 41.41,636 4/1 == xq bulunur.

Bu deer qnun alabilecei en kk deerdir. Bize gerekli olan N i bulalm.

Nq 3= [4.16]

q = 4.41 iin N =7 bulunur. Bu da gsterir ki 18 dBlik C/I iin yedi hcreliyeniden kullanm rnts gerekmektedir. C/I arttka q artar. Bu da iyi bir

durumdur nk giriim azalm olur.

4.10. En Kt Durumda ok Ynl (Omni) Anten Sistemi Tasarm

En kt durum, mobil birimin kendi hcre sitesinden en zayf iareti ald ve

tm giriim hcrelerinden kuvvetli giriimler ald durumdur. Aadaki

ekilde bu durum gsterilmitir. 6 ortak kanal giriim uzaklklar da bu ekilde

gsterilmitir. Bu uzaklk 2 tane D-R, 2 tane D ve 2 tane D+R uzakldr (3).

Buna gre tayc-giriim oran aadaki ifadeye dnr:

( ) ( ) ( ) 444

4

222

+++=

RDDRD

R

I

C[4.17]


68/132

49

( ) ( ) ( ) 444 12212

1 +++

=qqqI

C[4.18]

Kabul edilir giriim uzaklnn D olduu, R yarapna sahip baz

istasyonlarnn bulunduu sistemde meydana gelen giriimin ekli aada

verilmitir.

ekil 4.8. ok ynl anten iin CIR deeri

N=7 iin 6,421733 ==== xNq bulunur. Bu deer iin C/I yukardaki

ifadeden 54 ya da 17 dB deerini alr. Bu deer de istenen 18 dB deerinden

dk bir deerdir. imdi de en kt durum olarak tm giriimler iin D-R

uzakln alalm. Bu durumda C/I ifadesi aadaki ekle dnr.

( ) ( ) 44

4

161

6

=

=

qRDR

IC [4.19]

AA

RR

DD--RR

DD--RRDD

DD

DD++RR

DD++RR


69/132

50

Bu durumda q = 4,6 iin C/I ifadesi 28 deerini yani 14,47 dB deerini alr. Bu

da istenen bir durum deildir. Buradan da anlalyor ki q = 4,6 deeri yani N

= 7 deeri yeterli deildir. Tam dorusal hcre sistemi iin N = 9 ve N = 12

seimleri uygun bir seim olacaktr.

q = 4,6 , N=7 iin

= 5,2 , N=9 iin

= 6 , N=12 iin

Bu deerleri yukardaki denklemde yerine yazarsak N=9 iin C/I=84,5 (19,25

dB), N=12 iin C/I=179,33 (22,54 dB) deerlerini alr.

4.11. Sektrl Anten Sisteminin Tasarm

Konuma trafii artmaya balad zaman, frekans spektrumunu etkili bir

ekilde kullanmamz gerekir ve ayrca Ni arttrmaktan kanmamz

gerekecektir. N artt zaman, bir hcre iin ayrlan frekans kanallarnn says

klecektir ve frekans yeniden kullanm taslann uygulanma yeterlilii

azalacaktr.

N i arttrmak yerine sektrl anten dzenei kullanmak yeterli olacaktr.

Ortak kanal giriimi dorusal anten kullanlarak azaltlabilir. Bu da her

hcrenin 3 ya da 6 sektre blnmesi ve bir baz istasyonunda 3 ya da 6dorusal anten kullanlmas anlamna gelir. Her sektr bir frekans kmesine

ayrlr. ki ortak kanal hcre arasndaki giriim azalr.


70/132

51

4.12. N=7 Hcre rnts in Sektrel Antenlerin ncelenmesi

3 sektr durumu: Dorusal antenlerde en kt durumdaki ortak kanal giriimi

hesaplanabilir. Dorusal antenlerin kullanm nedeniyle temel olarak giriime

neden olan hcrelerin says 6dan 2ye inmitir.

( ) 44

4

7.0

++=

DRD

R

I

C[4.20]

( ) 447.0

1 ++

=qq

[4.21]

N=7 iin yani q=4,6 iin C/I = 285 yani 24,5 dB bulunur. Bu deer de 18 dB

den byk olduu iin yeterlidir.

6 sektr durumu : Bir hcreyi ayn zamanda 6 tane dorusal anten kullanarak

Date post:	07-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	tl-ahmet-fehim-uslu
View:	217 times
Download:	0 times

Gsm Sisteminde Hucre Plan Lamas in In Bulanik Mantik Ile Denetimi Control of Cell Planning With...

Documents