Gsm Sistemi ve Çalışma Prensipleri 1

Gsm sistemi ile ilgili iki yazılık dizinin ilki. Merhabalar,
Sizlere bu ayki yazımda tamamı 2 bölümden oluşacak olan GSM Sistemi ve sistemin nasıl çalıştığı hakkında bilgiler vermek istiyorum.

GSM; Global System for Mobile communication, halk dilinde mobil iletişim sistemidir. GSM, dünya genelinde ilk olarak Finlandiya�da kullanılmaya başlanmıştır. Finlandiya, gerek coğrafi yapısı, gerekse hava şartları ve yerleşimin oldukça dağınık olması sebebiyle, insanları kablolu iletişime alternatif bir sistem  olan mobil sistem üzerinde çalışamalar yapmaya teşvik etmiş ve ilk 1982 yılında sistem üzerinde  deneyler yapılmaya başlanmıştır.

GSM networkü SS7 (signalling system no7)  mantığı üzerine oturtulmuştur. SS7 sistemi; 
Bir a numarası, b numarasını aradığında, numara adım adım değerlendirip, her seferinde bir diğer santrale sorarak arama yapılır. SS7 sisteminde, digit translation yapılırken bir santraldan diğerine virtual bir kanal oluşur. Bu esnada hiçbir zaman konuşma kanalı meşgul edilmez. Sonuçta b-numarası santraline ulaşılıp  telefonun boş olduğu görülünce, konuşma kanalı alınır ve atanır.
· bu sayede konuşma kanalı daha ekonomik kullanılır.
· santral sistemi kendi elemanları arasında SS7 üzerinden haberleşir
· cep ve baz istasyonu arasında ise  telsiz taşıması yapılır.
· özel ayrılmış frekans bandı üzerinden dijital haberleşme olur.
· baz istasyonundan sonra yere inen konuşma bilgisi SS7  teknolojisi ile ait olduğu santrala aktarılır.

GSM sistemi birçok bağımsız birimden oluşmaktadır. Temel olarak bir GSM networkü, mobil istasyon, baz istasyonu ve network alt sistemi denilen santral birimi olarak 3 temel parçadan oluşmaktadır.
-Cep telefonu � MS (mobile station)
Aboneler tarafından taşınılan mobil telefonlar
-Baz istasyonu � BS (base station)
Mobil telefonlarla devamlı haberleşen, radyo arabirimini kontrol eden birimdir.  Özetle mobil telefon ve santral arası bağlantıyı kuran birim olarak adlandırılabilir.
-Santral � MSC (mobile services switching center)
Mobil telefondan-mobil telefona, kablolu telofon yada ISDN�ler arası görüşmeleri sağlamak amacıyla bağlantının kurulduğu ana birimdir. MSC ayrıca GSM network�ünün operasyon ve yönetiminden de sorumludur. 

GSM  sistemi hücresel (cellular) mantıkta çalışır. Telsiz etki alanı hücrelere bölünmüştür ve her hücrede bir baz istasyonu bulunmaktadır.( tahsis edilen konuşma kanalları komşu hücreler arasında paylaştırılmıştır)

Baz istasyonu sistemi BSC (base station controller) ve BTS (base transceiver stations) den oluşur. 
-BSC, radyo dalgaları ile ilgili tüm fonksiyonlara kumanda eder. MS (mobile station) handover, radyo kanalı tahsis etme ve hücre data bilgilerini toplama görevleri vardır. BSC�ler bağlı bulundukları MSC�ler tarafından kontrol edilirler.
-BTS, radyo arabirimini kontrol eder. BTS ekipmanları, transceiver-receiver (alıcı-verici ünite) ve antenden oluşmaktadır ve herbir hücreye servis vermektedir. BTS�ler BSCler tarafından kontrol edilirler.
Baz istasyonu  havadan alinan  telsiz sinyallerini  direkt yere indirip santrala iletir. Maximum 20-30 kilometre yarıçaplı bir etki alanına sahip olan baz istasyonları ve her hücrede farklı frekansta çalışır. Bu nedenle bir hücre diğeri ile örtüşmez. Aksi takdirde komşu hücrelerden bu hücreye sarkma olur yani bir VLR etki alanı ile diğeri karışabilir. 

MSC (Mobile Service Switching Center), Ana santral,  networkteki bağlantının, konuşma ve data haberleşmesinin yapıldığı birimidir. (interconnect) 
gsm–>gsm�e, gsm–>pstn�e, gsm–>client server�lara olan bağlantıyı sağlar.

HLR ve VLR kavramları sistemin temel yapıtaşlarını oluşturmaktadır.
HLR (home location register); Cep telefonunun nerede olduğu bilgisi ve abonenin kimlik bilgilerine dair her türlü veriyi tutan bilgi bankası, bir tür databasedir. HLR, abonenin ülke genelinde nerede olduğu bilgisine sahiptir.
VLR(visitor�s location register);sadece içinde bulunduğu MSC bölgesi sınırları içerisinde bulunan  abonelerin  bilgilerini geçici olarak içerir. (CLIP/CLIR veya santral setting gibi bilgileri de tutar… )
Bir veya birkaç MSC�ye birden hizmet veren HLR�da, subscriber  sayısının  fazla olması sebebi ile  bu numaralar range�lere bölünmüş halde tutulmaktadır. örneğin; HLR1 üzerinde ilk 1 milyon abone var gibi..
Şimdi ise bir konuşmanın nasıl gerçekleştiğinin senaryosunu inceliyelim.

Konuşma her zaman 2 safhadan oluşur;
1) sinyalizasyon safhası ( bu esnada a numarasını tanımlamak, security check yapmak, b numarasının yerini tesbit edip onun serbest veya busy olduğuna bakmak)
2) call established (konuşma)
�a numarası öncelikli olarak bir baz istasyonu servis alanı (hücre) içinde olmalıdır.  Hücreden alınan arama bilgisi radyo arabirimi üzerinden BS (baz istasyonu) vasıtası ile yere indirilir.
�BS bu yolla sinyali MSC�ye iletir.
�cep telefonu  sinyalizasyon kanalı üzerinden Ki tanıtım anahtarı ile beraber IMSI / MSISDN ve  görüşme yapmak istediği b-numarasını yollar
�MSC, gelen talebi kontrol ettikten sonra onaylamasını yapar (IMSI,Ki) ve  aranan b-numarasını inceleyerek onun önce nerede olduğunu bulmak amacı ile VLR�dan bilgi alır.
�eğer b-numarası  VLR�ın kendi servis alanında değil ise, HLR�a sorar. HLR, ülke genelinde bir cep telefonunun nerede bilgisine sahip bir database�dir.
� kontrol safhasında MSC, EIR (equipment identity register) database�inden aboneyi sorar. EIR, network üzerinde servis alan abonelerin ve aynı zamanda çalıntı telefonların ve giriş izni olmayan abonelerin numaralarının olduğu bir databasedir. Telefon tanımlı, kullanılan bir numara ise ok. verir, çalıntı yada borç yüzünden kapalı ise ok. verilmez.
�son olarak, AUC (authentication center) databesinden abone araştırılır. AUC, tüm abonelerin SIM kartında bulunan güvenlik numarasının bulunduğu, abonenin radyo kanalının kullanımı aşamasında, onay ve kod çözme safhalarında kullanılan, bir databasedir.
�tüm bu kontrollerden geçen abone için MSC-a aldığı bilgi ile diğer servis alanına bakan MSC-b�ye başvurur.
�MSC-b gelen aramayı devam ettirmek için önce b-numarasının meşgul ve o hücre içinde tahsis edilecek boş kanal olup olmadığının kontrolünü yapar.
� tüm kontrollerin yapılması sonucu, gerekli şartların sağlanması  durumunda a-numarasının, b-numarası ile konuşması için gereken trafik kanalı verilir ve konuşma başlar.
Konuşma boyunca A+ arabiriminde(hava telsiz yüzü) yapılan tüm konuşma Kc şifresi ile gönderilir 
bu şifre ancak cep ile MSC arasında bilinir ve MSC gelen şifreli mesajları bu anahtar ile açar. Konuşma bitince tahsis edilen tüm trafik ve sinyalizasyon kanalları geri alınır

– OMC(bakım onarım merkezi) bakım amaçlı kullanılır. GSM santraline eklenip çıkartılan yeni cihazların tanımı yapılır, 24 saat GSM sistemi buradan gözlemlenir. Ayrıca arıza müdahalelerinin bir kısmı buradan yapılır.

Bir sonraki sayımızda görüşmek üzere,