Dördüncü Nesil (4G)

Dördüncü Nesil (4G)

4.Nesil kablosuz teknolojisi ultra yüksek bant genişliği sağlayan mobil iletişim alanının yeni ve hali hazırda son aşamasıdır. Bu neslin en önemli iki temsilcisi Mikrodalga Erişim için Dünya Çapında Birlikte Çalışabilirlik (Worldwide Interoperability for Microwave Access-WiMax) ve Uzun Vadeli Evrim (Long Term Evalution-LTE) adıyla bilinir. 4G’de amaç sabit veri iletim hızı olan 100Mbps’a ulaşmak, uçtan uca hizmet sunmak ve her yerde-kesintisiz haberleşmeyi sağlamaktır.

WiMax, bir IMTS2000 ailesine mensup kablosuz teknoloji standardıdır. Bu teknoloji, 3.Nesile dahil olmuş geniş alan ağları (WLAN) ile hem rekabet içinde hem de onları tamamlama özelliğine sahiptir. WiMax, WLAN’ dan daha geniş bir kapsama alanına sahiptir ve bir bağlantıyı kurmak- iletişimi gerçekleştirmek için görüş alanına ihtiyaç duymaz. Hem sabit hem de mobil geniş ağ hizmetlerini desteklemesine rağmen mobil genişbant erişim piyasasındaki yeri çok daha büyüktür. WiMAx ile daha yüksek hızlara erişim sağlanmasına rağmen LTE’nin operatörler tarafından WiMax’e göre daha çok benimsenmesinin nedeni LTE’nin mevcut 3G altyapısı üzerinden hizmet verebilmesidir. Mevcut UMTS ağlarına yapılacak cüzi miktarlarda yatırımları gerektiren değişimler ile LTE’ye geçiş operatörlere daha cazip gelmektedir [9].

1 Uzun Vadeli Evrim (LTE)

LTE ilk olarak 2004’te Japon firması olan DoCoMo firması tarafından lanse edilmiştir. Daha yüksek kullanıcı veri aktarım oranı, düşük gecikme sağlar ve IP tabanlı ağ mimarisine sahip 3. Nesil ağları tamamlar. Bunun yanı sıra daha geniş ve daha farklı spektrumları kullanmaları için hücresel operatörlere izin verir. 3. Nesil Ortaklık Projesi (3GPP) tarafından 2009 yılında yapılan tanımla LTE son derece esnek bir radyo arayüzdür. Teknolojinin ilk sürümü, 300 Mb / s zirve hızı, 5 ms’den daha düşük radyo şebeke gecikmesi ve önceki hücresel sistemler ile karşılaştırıldığında spektrum verimliliğinde önemli bir artış sağlar. Bunun yanı sıra LTE yapılan işlemleri kolaylaştırmak ve maliyetini azaltmak amacıyla yeni bir düz radyo ağ mimarisi ile tasarlanmıştır [10].

1.1 Mimari

LTE uluslararası mobil telefonculuk yönünde büyük bir adım oluşturmaktadır. İlgili teknoloji Frekans Bölmeli Çift Yönlü iletişimi (FDD) ve Zaman Bölmeli Çift Yönlü iletişimi (TDD) destekler. LTE; TDSCDM, WCDMA / HSPA, CDMA 2000 gibi sistem tekniklerinden sorunsuz bir evrimi hedeflediği için mimarisinde esnekliklere sahiptir. Farklı coğrafi alanlardaki düzenleyici şartlarına bağlı olarak, mobil iletişim için radyo spektrumu; farklı boyutlarda farklı frekans bantlarında mevcuttur. LTE sadece farklı frekans bantlarında faaliyet göstermez aynı zamanda farklı boyutlarda spektrum içinde çalışabilmesi ve diğer radyo erişim teknolojilerinden LTE’ye etkili göçü sağlamak için farklı bant genişlikleri ile dağıtılabilir. LTE teknolojisi Dikey Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (OFDMA) , Tek Taşıyıcılı Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (SC-FDMA) ve Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (MIMO) yapısını destekler [10].

LTE mimarisi önceki hücresel ağların aksine sadece paket anahtarlamayı desteklemek için tasarlanmıştır. LTE mimarisi iki ana unsurdan meydana gelmiştir: çekirdek ağ Evrimleşmiş Paket Çekirdek Ağı (Evolved Packet Core, EPC), erişim ağını ise Evrimleşmiş-UTRAN (E-UTRAN) temsil etmektedir. Çekirdek ağ ve erişim ağları birleşerek Evrimleşmiş Paket Sistemini (Evolved Packet System, EPC) oluşturmaktadır [11]:

Çekirdek Ağ (EPC): Baz istasyonu ve ağlar arasındaki linkleri yönetir ve bunların oluşmasının sağlar. Ayrıca taşıyıcıların tedariğini ve kullanıcı cihazlarının kontrolünü de EPC yapmaktadır. Çekirdek ağ; Paket Veri Şebekesi Ağ Geçidi (PDN-GW), Hareketlilik Yönetim Aygıtı (MME), Servis Sağlayıcı Ağ Geçit (SG), Hareket Kontrol ve Ücretlendirme Kuralları İşlevleri (PCRF), Ana Abone Sunucusu (HSS) ekipmanlarından oluşmaktadır.

Erişim Ağı (E-UTRAN): E-UTRAN, Evrimleşmiş Baz İstasyonu (E-NodeB) olarak adlandırılan bir düğüme sahiptir. UMTS mimarisindeki RNC; LTE mimarisinde baz istasyonuna entegre edilmiştir. E-NodeB radyo fonksiyonlarını kontrol eden, kullanıcı ekipmanı ile çekirdek şebeke arasında iletişimini sağlayan ve mobilite yönetimini sağlayan birimdir.

Kullanıcı Ekipmanı (UE): Kullanıcı Ekipmanı; Evrensel Abone Kimlik Modülü (U-SIM) ve Mobil Cihazdan (Mobile Equipment, ME) meydana gelmektedir. U-SIM, diğer teknolojilerdeki kimlik modüllerine benzer olarak abonenin bilgileri ile doğrulama ve şifreleme bilgilerini içeren, doğrulama algoritmasını kullanan akıllı karttır

1.2 Avantajları ve Dezavantajları

LTE yüksek hızlı genişbant erişimi sağlar ve aynı frekans bandında çok sayıda kullanıcıyı destekler. LTE mimarisinin ölçeklenebilirlik yeteneği çok yüksektir. Özellikle esnek spektrum kullanımı ile farklı spesifikasyonlar için uygunluğa sahiptir. Yüksek işlem hacmine sahip olan LTE basit yapısı ile 3G teknolojilerinden 4G’ye kolay bir evrimi sağlar. Birçok gelişmiş servisi sunan LTE’de düşük bit maliyetleri ile erişim sağlar.

LTE’nin temel özellikleri şunlardır [12]:

  • Max veri iletim hızları 300 Mbps üzerinde downlink ve 75 Mbps uplinktir.
  • Mobilite frekans bandına bağlı olarak 300 km/s ya da 500 km/s’dir.
  • Kullanıcı düzleminde gecikmesi 5ms’den küçüktür.
  • Kontrol düzleminde gecikme 100ms’den küçüktür.
  • 200’den fazla aktif kullanıcı başına 5MHz’lik hücreler şeklinde kapasiteye sahiptir.
  • Bantgenişliği esnekliği ile 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz ve 20 MHz bantgenişliği kullanılmaktadır.

LTE teknolojisinin operatörler için baz istasyonları gibi yeni donanımlar gerektirmesi sebebiyle maliyeti operatörler için yüksektir. Bununla doğrultulu olarak kullanıcılara erişim maliyeti de yüksektir. Ayrıca kullanıcıların LTE’yi kullanmak için yeni mobil cihazlar edinmeleri gerekmektedir.

Kaynaklar
[9] K. H. Teo, Z. Tao, and J. Zhang, “The mobile broadband WiMAX standard,” IEEE Signal Processing Magazine, Volume: 24, 2007.
[10] D. Astély et al., “LTE — The Evolution of Mobile Broadband”, IEEE Commununications Magazine, 2009.
[11] Alcatel-Lucent, Paper- The “Strategic White LTE Network Architecture”, 2009.
[12] İnternet: http://bytebeats.com/2011/07/14/ performance -comparisson-of-gsm-umts-hspa-and-lte/, 2012.

KAYNAK :
Yeni Nesil Mobil Genişbant Teknolojileri ve Türkiye ( Kübra Çalış 1 , Suat Özdemir 2 )

İlginize Çekebilir

Türk Telekom 5G white paper

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir