Public Land Mobile Network

Kamusal mobil karasal ağ abonelerinin, yani araçların veya yayaların kullanımına yönelik herhangi bir kablosuz haberleşme sistemidir. Bunun gibi bir sistem, yalnız ayakta durabilir, fakat PLMN sık sık sabit bir sistem olan PSTN ile bağlanılır. Bir PLMN son kullanıcısının en bilinen örneği cep telefonlu bir kişidir. Bununla beraber mobil ve taşınabilir İnternet kullanışı yaygın olmuştur.

İdeal PLMN sabitlenmiş ağ abonelerine benzer servis düzeyinde mobil ve taşınabilir kullanıcı sağlar. Düzensiz arazilerin bulunması ve korunması zor olan istasyonların ve binalar gibi birçok engelleri ve gürültüye ve karmaşıklığa sebep olacak kaynakların bulunduğu kentsel çevrelerin üstesinden gelmek zordur. Çoğu sistemler, bugün daha eski benzer yöntemleri yerine dijital teknolojiyi kullanır. Bu geçiş haberleşmenin kapsamını ve güvenirliğini artırmaktadır.

PSTN

Ana madde: PSTN

PSTN (Anahtarlanmış Kamu Telefon Ağı) ses tanımalı kamu telefon ağları, ticari ve devlet sahipli IP tabanlı paket anahtarlı ağların bağlanılmasından oluşur. PSTN servisi post ile ilgilidir. Bu anahtarlı devre telefon ağı birliği Alexander Graham Bell'den bu yana geliştirilmektedir. 20. yüzyılın sonlarına doğru merkezi ofis kullanıcılarının son bağlantıları dışında tamamen dijital teknolojiye gecilmiştir. Bugünlerde sabit telefonlarda iyi olduğu kadar mobil telefonları da kapsamaktadır. İnternet'e ilişkin genel kullanıcılar için PSTN uzun mesafeli İnternet altyapısını ve mükemmel ağ erişimini sunar. Çünkü İnternet Servis Sağlayıcıları (ISP) uzun mesafeli altyapı erişimlerine ve paket anahtarlamalı birçok kullanıcı arasındaki devre paylaşımına ödeme yapar.

Mobil hücresel radyo ve GSM'in tarihçesi

Ana madde: GSM

Hücre tabanlı mobil radyo sistemi oluşturma fikri ilk olarak 1970'li yıllarda Amerika Bell Laboratuvarlarında ortaya atıldı. Fakat bu sistem 1980'lere kadar ticari olarak düşünülmedi. 1980'lerde analog hücresel telefon sistemi Avrupa genelinde özellikle de İskandinavya ülkeleri ve İngiltere'de hızlı bir yükselişe geçti. Fakat başlangıçta her ülke kendine göre bir sistem geliştirdi. Bu doğal olarak bâzı sorunları da beraberinde getirdi: Araç sadece satıldığı ülke sınırları içerisinde geçerliydi ve her aracın piyasası da buna bağlı olarak sınırlıydı. Bu sorunları çözmek için 1982'de Confederence of European Posts and Telekommunication (CEPT), Avrupa Posta ve Telekomünikasyon Konfedarasyonu kuruldu ve Avrupa standartlarını belirleyen Groupe Spécial Mobile (GSM) oluşturuldu. Buna göre standart bir sistemin şu kriterlere uyması gerekiyordu:

• Uluslararası geçerlilik
• Ucuz araç ve terminaller
• Yüksek ses kalitesi
• Diğer sistemlerle uyumlu çalışma (ISDN gibi)
• Yeni servislere uyum sağlayabilecek nitelikte olması
• Uluslararası geçerlilik ucuz araç ve terminaller yüksek ses kalitesi *Diğer sistemlerle uyumlu çalışma (ISDN gibi)
• Yeni servislere uyum sağlayabilecek nitelikte olması

Hücresel sistemler ve hücresel yapı

Hücresel sistemde operatörün kapsama alanı hücrelere bölünmüştür. Bir hücre kapsama alanındaki bir verici ya da verici grubuyla ilişkilidir. Hücrenin alanı vericinin gücüne bağlıdır. Hücresel sistemin genel amacı düşük güçte verici kullanıp kullanılan dar frekans aralığında aynı frekansı birçok defa kullanmaktır. Bunun nedeni daha güçlü vericiler kullanılırsa aynı frekans kilometrelerce geniş bir alanda bir daha kullanılamaz. Hücresel mobil radyo sistemine ayrılan frekans band genişliği bir grup hücre arasında dağıtılır ve bu dağıtım operatörün kapsama alanında kendini tekrar eder. Yani bir hücre için kullanılan frekans, kesişimide engelleyecek şekilde dağıtılıp, birkaç hücre ötedeki bir başka hücrede de kullanılır. Bir hücresel sistemin doğru çalışması için iki önemli koşul sağlanmalıdır:

• Bir hücre için kullanılan vericinin gücü bir diğerini ile kesişmiyecek derecede sınırlı olmalıdır. (Vericiler arasındaki uzaklık hücre çevresinin ortalama 2.5, 3 katı olduğu zaman bir kesişim olmayacağı hesaplanmıştır.)
• Komşu hücreler aynı kanalı paylaşamaz. Frekanslar belli bir kural dahilinde kendini tekrar etmelidir.

Küme

Hücreler kümeler halinde gruplanmışlardır. Kümeler içerisindeki hücre sayısı operatorün kapsama alanı içerisinde kendini tekrar edebilecek şekilde olmalıdır. Yani kümeler 4, 7, 12, 21... hücreden oluşmalıdır. Kümeler içindeki hücre sayısı çok önemlidir. Ne kadar az hücreden oluşan küme seçilirse o kadar fazla kanal tahsis edilir ve o hücrenin kapasitesi artırılır.

Frekans Grupları: A, B, C, D, E, F, G (Toplam=7)

Hücre türleri

Ülke nüfusuna göre çeşitli hücre tipleri kullanılmaktadır:

• Makro hücreler (macrocells)
• Mikro hücreler (microcells)
• Seçici hücreler (selective cells)
• Şemsiye hücreler (umbrella cells)

Macro hücreler (macrocells)

Geniş alanlı hücrelerdir ve düşük kullanıcı sayısına sahip bölgeler için uygundur.

Micro hücreler (microcells)

Yüksek kullanıcı sayısına sahip bölgelerde kullanılır. Kullanılan dar alanlı hücrelerle kullanılacak kanal sayısı ve dolayısıyla hücre kapasitesi artar. Bu alanlar için kullanılan vericilerin gücü, kesişimi engellemek için düşük tutulur.

Seçici hücreler (selective cells)

Bir hücrenin 360 derecelik bir tam kapsama yapması her zaman faydalı olmayabilir. Bazen hücrenin belli bir alanı ya da belli bir şekilde kapsaması istenebilir. Örnek olarak bir tünel girişindeki hücreler böyle hücrelerdir. Bunlarda kapsama alanı genellikle 120 derecedir.

Şemsiye hücreleri (umbrella cells)

Karayollarında kullanılan micro hücreler komşu hücrelerle beraber bir fazlalık yaratabilir. Bu problemi çözmek için şemsiye hücre kavramı geliştirildi. Şemsiye hücreler aslında gücü artırılmış birkaç mikro hücrenin bir araya gelmesiyle oluşur. Böylece hareket eden bir aracın içindeyken alıcının aynı hücre içerisinde kalması sağlanır.

Analog teknolojiden sayısal teknolojiye geçiş

1980'lerde çoğu mobil sistemler analog mantığa dayalı çalışıyordu. Bu açıdan GSM, ilk sayısal hücresel sistem olarak sayılabilir.

Sistemin kapasitesi

Daha önce de bahsedildiği gibi hücresel sistem hızlı bir çıkış grafiği gösteriyordu. Analog sistem bu artan talebi karşılayamazdı. Bu problemin üstesinden gelmek için yeni bir frekans bandı kullanımı ve yeni teknoloji teklif edildi. Fakat bu teklif sınırlandırılmış spectrum yüzünden birçok ülke tarafından reddedildi. Önerilen diğer geliştirilmiş analog sistemler de problemi sadece belli bir ölçüde çözebilecekti.

Diğer sistemlerle uyum

Aslında GSM sistemini dijital teknolojiye adapte etmek, başta standartların kalitesini yükseltmek için yapıldı. GSM'nin gelişimi sırasında telekomünikasyon sistemi dijital metoda geçti. ISDN'de bu evrimin bir örneği. Bunun yanında dijital teknolojiye geçmek ileriye dönük iyi bir yatırım olan GSM'nin diğer sistemlerle uyumunu sağlamak için dijital teknolojiye geçmek en iyi seçenekti.

Kalite

Servis kalitesi analog sistemden dijital sisteme geçince arttı. Analog sistemdeki fiziksel rahatsızlık (sinyalin zayıflaması, sahte sinyaller, kesişim gibi) alıcıya geçiyordu. Bu rahatsızlıklar komünikasyon kalitesini düşürüyor ve zayıf sinyaller, hat karışıklığı ve parazit olarak karşımıza çıkıyordu. Dijital sistem ise sinyalleri dijital kodlama yaparak bitlere döktü ve bu problemlerin önüne geçti.

Sistemin ayrıntıları

Bir GSM PLMN, limitlenmiş arayüzlerin erişim seti ve limitlenmiş GSM PLMN seti bağlantı tiplerini tanımlayan GSM 02-series ayrıntıları tarafından tarif edilmiştir. Bir GSM PLMN'nin ana alt katman kapasiteleri GSM PLMN bağlantı tiplerinin seti tarafından sunulur. GSM PLMN seti tanımı GSM'in kimlik ağ kapasitesine gerekli giriş sağlamısyla tanımlanır. Bununla beraber GSM PLMN in ağ kapasitelerini tanımlamak, bağlantı tipleri teşhisi ağdan ağa arayüz ayrıntılarını kolaylaştırır. Bu ayrıca ağ performans parametrelerinin yerleşimini destekler.

PLMN, kamuya mobil telekomünikasyon servisi sağlamanın özel bir maksadı için yönetici veya ROA tarafından kurulmuş bir ağdır. PLMN, sabit ağın ilavesi olarak düşünülmüş olabilir. Örneğin: PSTN, PLMN üzerine bir görüş noktasıdır. PLMN, genellikle kablosuz haberleşmeyi aktif eden, servis alanına veya servis sağlayıcısına aldırmayan yazılım ve donanımın bütünüyle ilgilidir. Bâzı zamanlar ayrı ayrı PLMN'ler her bir servis sağlayıcısı veya her bir ülke için tanımlanır. Bu durumda bâzı PSTN ile benzer. Bazen PLMN bütün anahtalı devre sistemi veya özel bir ülkeyle ilgilidir. PLMN özel bir GSM olarak ifade edemeyiz. Aslında GSM PLMN örnek bir sistemi olarak davranabilir. 2006 haziranında üçüncü nesil sistemler için UMTS PLMN yapıları tartışılmıştır. PLMN servislerine erişimi mobil telefonların veya diğer kablosuz aktif kullanıcı malzemeleri arasında radyo haberleşmesini hava arayüzü vasıtasıyla kapsaması tarafından başarılmıştır. Data ve İnternet erişimi için İnternet servis sağlayıcıları veya telefon haberleşmesi için PLMNler diğer PLMN ler PSTN ler ile bağlanır.

PLMN genel ayırma planı ve genel rakamlama planıyla beraber mobil servis anahtarlama alanın sayısı olarak tanımlanır. Fonksiyonlarına uymakla beraber, PLMN bağımsız haberleşmeleri olarak dikkate alınılmalı, farklı PLMN lerin PSTN/ISDN üzerinden çağrıları iletmek veya ağ bilgisi için bağlanılabilir. PLMN in MSC'leri benzer etkileşime izin için bağlanabilinir. Şu bilinmelidir ki PLMN sabit ağ ile birlikte birkaç ara yüze sahip olmalıdır. (Örneğin: her bir MSC) iki PLMNarası iş uluslararası anahtarlama merkezi yolu ile uygulanır. PLMN NCP yolu ile PSTN/ISDN ye bağlanır. Eğer aynı ülke üzerinde iki tane mobil servis sağlayıcısı var ise, onlar aynı PSTN/ISDN üzerinden bağlanabilir.

Gayesi

Bir PLMN in genel amacı, sabit kablolu ağ ile kablosuz ağ bağlantısı arası kablosuz haberleşmeyi kolaylaştırmaktır. PLMN, Avrupalı telekomünikasyon standart enstitüsü ve bunu takip eden GSM ayrıntıları ile belirlenmiştir. Zamanlar değiştirildiği gibi GSM PLMN'in amaçları aynı kalmıştır.

• GSM sistemini işletimi yani ülke içinde mobil abonmana GSM ağına erişim sunumu
• Mobil abonmanların güncellenmesi, yerleşimi ve otomatik gezinmesi kolaylaştırılır.

Altyapı yönetimi

Her PLMN organizasyonun, kendi yönetim altyapısı var. Her bir yönetim altyapısı, rol yapısına bağlı olarak farklı işlevselliği ve alıcı tarafından malzeme kullanımı kapsar. Bununla beraber çekirdek yönetimi PLMN'in mimarı organizasyonu çok benzerdir.

Organizasyon

• Müşterilere servis sağlama
• Tamamen altyapı sağlama (reklâmlama, ısmarlama, oluşturma, sağlama)
• Onlara temin etmek (operasyon, servis kalitesi, problem belirtme ve tamiri)
• Ücretlendirme

PLMN organizasyonu tamamen yönetim mimarı ve ilişkili işlemin yerine getirilmeyecektir. Bâzı işlemler organizasyonu ihtiva eden partüküler rolune bağlı olarak kaçırılabilir. İşlemler bu işlemleri yerine getiren diğer organizasyonları bağlantı yollarını uygular. Mimarı yönetimi dahili ve harici ara yüz olarak ayrılmaz. Gezinti ile ilgili kısaltma ve açıklamalar:

• HPLMN ev PLMN'ni olarak tanımlanır
• VPLMN ziyaretçi PLMN'ni olarak tanımlanır

PLMN özel güvenlik ölçümlerini gerektirmektedir. Çünkü kablosuz sistem doğal olarak yetkisiz kullanıcıların kullanılmasına müsait zor bir sistemdir. Smart kart ve şifreleme ve biometrik tanıma bu problemi minimalize eder.

Servisler

Taşıyıcı sistemler(Bearer services): Bu servisler Access pointler arasında tahsis edilen sinyalleri iletebilmek için gerekli kapasiteyi kullanıcıya verir. Tele servisler (tele services): Arayanın arananla görüşebilmesi için gerekli olan terminal ekipman fonksiyonlarını sağlar. İlave servisler (Supplementary services): Temel telekomunikasyon servislerinde ilave ya da değişiklik yapar. Temel telekomunikasyon servisleri ile ya birliktedir ya da yakın ilişki içindedir.

Mimarisi

GSM mimarisi ile PLMN mimarisi aynıdır. Konu GSM PLMN'dir. Sinyal sistemi ve çeşitli komponentler(hardware ve software) ile birlikte tüm GSM altsistemleri arasında çeşitli arayüzler vardır.

Alt sistemleri

GSM PLMN signaling network ve monile network olmak üzere ikiye ayrılır. Her iki bölümde 3 isim altında toplanan altsistemler içerir. [the network switching system (NSS), the base station system (BSS), and the operation and support system (OSS).]

Ağ anahtarlama sistemi (NSS)

NSS, arama işlemini gerçekleştirme ve müşteri ilişkili hizmetlerle ilgilidir. Nss aşağıdaki fonksiyonel birimleri içerir: Ev konum kaydı (HLR- home location register): HLR aboneliklerin düzenlenmesi ve depolanması için bir database dir. Hlr nin abonelerin tüm özelliklerinin tutulduğu bir database olarak çok önemli olduğu düşünülebilir. Bir kişi bir Msc (sistemin telefon anahtarlamasını gerçekleştirir) den abonelik aldığında Hlr diğer telefona giden ya da diğer telefondan gelen bilgi sistemini kontrol eder. Ziyaretçi konum kaydı (VLR- visitor location register): Vlr, MSC nin arayan aboneleri yönlendirebilmesi için ihtiyacı olan geçici abone bilgilerini içeren database dir. Vlr her zaman MSC ile entegredir. Bir mobil istasyon yeni bir Msc nin alanına girmiş ise Vlr o Msc ye bağlanır ve Hlr den aranan kullanıcının bilgilerini talep eder. Mobil istasyon sonradan bir arama yaparsa Vlr arama yapabilmek için gerekli bilgilere sahip olacaktır. Her seferinde Hlr ye sormayacaktır. Doğrulama merkezi (AUC – authentication center): Auc doğrulama ve şifreleme parametrelerini sağlar ve bu şekilde kullanıcının bilgi güvenliği ve ağ güvenliği sağlanır. Auc ağ operatörlerini günümüzün teknolojisindeki çeşitli dolandırıcılıklardan korur. Ekipman kimlik kaydı (EIR – equipment identity register): EIR, çalıntı telefonlardan, yetkisiz ya da bozuk mobil istasyonlardan aramaları engelleyen mobil ekipmanların kimlik kaydını tutan bir database dir. Auc ve Eır tek başlarına birer düğüm olarak ya da birlikte AUC/EIR düğüm olarak çalışabilir.

Temel istasyon sistemi (base station system)

Tüm radyo ile ilgili fonksiyonlar temel istasyon kontrolcüsü(BSC) ve temel alıcı istasyonu içeren Bss de gerçekleştirilir. BSC: BSC Bts ve Msc arasındaki fiziksel bağlantıları ve kontrol fonksiyonlarını sağlar. BTS de hücre konfigurasyon bilgisi, radyo frekans kontrolü gibi işlemleri sağlayacak yüksek kapasiteli bir switch dir. BSC lerin sayısını MSC ayarlar. BTS: Bts radyo arayüzünü mobil istasyona iletir. Bts tüm hücrelere servis için radyo ekipmanları (transceiver, anten) ihtiyaç duyar. Bir grup Bts yi Bsc kontrol eder.

İşlem ve destek sistemi (OSS)

İşlem ve bakım merkezi(OMC) anahtarlama sisteminin ve BSC nin tüm ekipmanlarına bağlıdır. OMC uygulamaları OSS (operation and support sistem) diyede adlandırılır. OSS bir ağ operatörü ağı gözlemlediğinde ve kontrol ettiğinde çalışır. Oss nin amacı bir GSM network için gerekli olan merkezi, bölgesel ve yerel operasyonları en ucuz v etkili şekilde çözüme kavuşturmaktır.

Ek fonksiyonel elementler

Mesaj merkezi (message center MXE): MXE ses, faks ve bilgi mesajlaşmasını sağlayan bir düğümdür. Özellikle kısa mesaj servisi, hücre bilgi yayını, ses mesajı, faks mesajı, email ve uyarılar için kullanılır. Mobil servis düğümü (mobile service node MSN): MSN, mobil akıllı ağ servislerini yönetimde kullanılır. Ağ geçidi mobil servis anahtarlama merkezi (gateway mobile services switching center (GMSC)): Bir ağgeçidi iki ağı birbirine bağlayan düğüm olarak tanımlanır. Ağ geçidi genelde MSC içinde gerçekleştirilir. Buna da GMSC denir.. GSM çalışma birimi (GSM interworking unit (GIWU)): GIWU hardware ve data iletişimine arayüz sağlayan bir software den oluşur. Gıwu da kullanıcı tek aramada ses ya da data iletimi yapabilir. Gıwu donanım ürünleri MSC/VLR de bulunur. PLMN ve PSTN, üç şekilde birlikte çalışır. Servislerin kablosuz ağlara genişletilmesini sağlayarak PLMN, PSTN ile birlikte çalışır. Arama yönlendirmeyi kolaylaştırarak PSTN, PLMN ile birlikte çalışır. PLMN ve PSTN birbirlerine arama yönlendirme için bağlanan iki ayrı sistemdir.

Sonuç

Bir kablosuz ağın etkili çalışabilmesi için, kablolu ağın PSTN e ihtiyacı olduğu gibi, PLMN'ne ihtiyacı vardır. PLMN GSM sistemi ve kablolu ağın bir arada çalışabilmesini kolaylaştırır.