Leksion 2 Sistemet e komunikimit Celular - Geomobile.geo.edu.al/wp-content/uploads//Leksion_2 dhe...

Programim Mobile

1

Tema: Sistemet e komunikimit Celular

Në këtë leksion....

GSM

Metodat e aksesimit FDMA, TDMA, CDMA

GPRS, EDGE

Gjenerata 3G

o UMTS

o WCDMA, HSPA etj

Teknologjitë dhe arkitekturat wireless

Komunikimi wireless midis pajisjeve të lëvizshme është faktori kyç që mundëson ekzistencën dhe funksionimin e

shërbimeve mobile. Në këtë leksion do të trajtohen teknologjitë wireless që suportojnë shumicën e telefonave dhe

pajisjeve mobile si edhe arkitekturat që mbështesin t

njëra tjetra nga protokollet e komunikimit,

përgjithësi teknologjitë wireless ndahen në teknologji me

komunikimit celular. Historikisht forma më e rëndësishme e komunikimit është komunikimi celular. Telefonat 1G

ishin të pajisur vetëm me këtë teknologji duke qenë se shërbimi kryesor i tyre ishte voice driven dhe e vetmja

lidhje wireless që nevojitej ishte lidhja me operatorin e rrjetit.

shërbimet e para me diapazon të shkurtër si

prezantuan ishin Bluetooth dhe WLAN

gjerë komunikimi.

Sot përveç komunikimit zanor pajisjet mobile përdoren edhe për të aksesuar internetin. Dy elementë të

rëndësishëm që mundësojnë këtë shërbim janë

1. GSM(Global System for Mobile communication

GSM u prezantua për herë të parë në telefonat 2G.

komunikimit më popullor sot për sot për telefonat mobile. Sipas GSM

Association 82% e tregut global mobile përdor GSM. GSM përdoret nga 3

miliardë njerëz në 212 shtete. Kudogjendja e tij bën të mundur shërbimin

roaming midis operatorëve mobile. Në këtë mënyrë abonentët mund t�i

përdorin telefonat e tyre pothuajse në çdo vend të botës. Në ndryshim nga

paraardhësit e tij, GSM është tërësisht dixh

të dhënave në GSM është më i thjeshtë.

Lehtësimi i komunikimit të të dhënave

dhe transmetimin e të dhënave. Lëshimi �97 i shtoi standartit aftësi për të paketuar të dhënat. Ky shërbim u quajt

GPRS(General Packet Radio Service)

duke përdorur EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)

Një ndër tiparet më thelbësor të GSM është karta

e lëvizshme e cila ruan informacion mbi abonentin dhe numrat e tij të telefonit. Kjo i mundëson përdoruesit të

ndryshojë aparatin pa humbur informacion. Disa operatorë mund edhe ta pengojnë një gjë të tillë duke lejuar që

në një telefon të përdoret vetëm një kartë SIM, çka quhet SIM locking

Leksion 2 � Sistemet e komunikimit Celular

Celular

Metodat e aksesimit FDMA, TDMA, CDMA

etj

Teknologjitë dhe arkitekturat wireless

midis pajisjeve të lëvizshme është faktori kyç që mundëson ekzistencën dhe funksionimin e


pajisjeve mobile si edhe arkitekturat që mbështesin teknologjitë. Llojet e ndryshme të teknologjive ndryshojnë nga

njëra tjetra nga protokollet e komunikimit, data rate, hapësira e mbulimit, energjia që konsumojnë etj. Në

përgjithësi teknologjitë wireless ndahen në teknologji me diapazon të ngushtë(short ran

Historikisht forma më e rëndësishme e komunikimit është komunikimi celular. Telefonat 1G

të pajisur vetëm me këtë teknologji duke qenë se shërbimi kryesor i tyre ishte voice driven dhe e vetmja

lidhja me operatorin e rrjetit. Me ardhjen e telefonave

shërbimet e para me diapazon të shkurtër si Infrared(IRDA). Të tjera teknologji me diapazon të shkurtër që u

WLAN. Risia më e fundit është IEEE WLAN e cila si teknologji ka një bandë më të


rëndësishëm që mundësojnë këtë shërbim janë GPRS dhe WAP.

Global System for Mobile communication)

GSM u prezantua për herë të parë në telefonat 2G. Eshtë standarti i

më popullor sot për sot për telefonat mobile. Sipas GSM

Association 82% e tregut global mobile përdor GSM. GSM përdoret nga 3

Kudogjendja e tij bën të mundur shërbimin

roaming midis operatorëve mobile. Në këtë mënyrë abonentët mund t�i

përdorin telefonat e tyre pothuajse në çdo vend të botës. Në ndryshim nga

paraardhësit e tij, GSM është tërësisht dixhital. Prandaj edhe komunikimi i

të dhënave në GSM është më i thjeshtë.

Lehtësimi i komunikimit të të dhënave lejoi që GSM të fusë në përdorim shërbimin SMS(Short Text Messaging)

Lëshimi �97 i shtoi standartit aftësi për të paketuar të dhënat. Ky shërbim u quajt

GPRS(General Packet Radio Service). Ndërsa lëshimi �99 solli shpejtësi më të lartë të transferimit të të dhënave

EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution).

Një ndër tiparet më thelbësor të GSM është karta SIM(Subscriber Identity Module). Karta SIM është një kartë smart


informacion. Disa operatorë mund edhe ta pengojnë një gjë të tillë duke lejuar që

në një telefon të përdoret vetëm një kartë SIM, çka quhet SIM locking dhe që në disa vende nuk është e ligjshme.

Sistemet e komunikimit Celular

midis pajisjeve të lëvizshme është faktori kyç që mundëson ekzistencën dhe funksionimin e


eknologjitë. Llojet e ndryshme të teknologjive ndryshojnë nga

data rate, hapësira e mbulimit, energjia që konsumojnë etj. Në

(short range) dhe sistemet e

Historikisht forma më e rëndësishme e komunikimit është komunikimi celular. Telefonat 1G

të pajisur vetëm me këtë teknologji duke qenë se shërbimi kryesor i tyre ishte voice driven dhe e vetmja

Me ardhjen e telefonave GSM u prezantuan edhe

Të tjera teknologji me diapazon të shkurtër që u

e cila si teknologji ka një bandë më të


SMS(Short Text Messaging), Fax

Lëshimi �97 i shtoi standartit aftësi për të paketuar të dhënat. Ky shërbim u quajt

. Ndërsa lëshimi �99 solli shpejtësi më të lartë të transferimit të të dhënave

Karta SIM është një kartë smart


informacion. Disa operatorë mund edhe ta pengojnë një gjë të tillë duke lejuar që

dhe që në disa vende nuk është e ligjshme.

Programim Mobile Leksion 2 � Sistemet e komunikimit Celular

2

1.1. Rrjeti GSM

Rrjeti GSM ndahet në tre sisteme kryesorë:

1. Sistemi switching(SS - Switching System).

2. Sistemi base station(BSS - Base Station System).

3. Sistemi i operimit dhe i suportit(OSS - Operation and Support System).

Figure 1 - Rrjeti GSM

1.1.1. Sistemi Switching

SS është përgjegjës për kryerjen e telefonatave dhe funksioneve të tjerë që lidhen me abonentët. Ka këto njësi

funksionale:

Home location register(HLR)

HLR është një bazë të dhënash që përdoret për të ruajtur dhe menaxhuar abonentët. HLR konsiderohet si

baza më e rëndësishme e të dhënave duke qenë se ruan të dhëna të përhershme mbi abonentët duke

përfshirë këtu informacion mbi profilin e shërbimit që ka zgjedhur, vendndodhjen e tij dhe statusin e

aktivitetit. Kur dikush abonohet në një operator ai regjistrohet në bazën HLR të atij operatori.

Mobile Services Switching Center(MSC).

MSC kryen funksionet switching të telefonisë. Kontrollon telefonatat nga një telefon në tjetrin dhe kryen

funksione të tjerë si tarifimi, ndërfaqe për rrjetin etj.

Visitor Location Register(VLR).


3

VLR është një bazë të dhënash që mban informacion të përkohshëm mbi abonentët. Ky informacion i

duhet MSC për t�i shërbyer abonentëve që i vizitojnë. Një VLR është gjithmonë e integruar me MSC. Kur

një abonent së bashku me telefonin e tij celular kalon në një zonë MSC të re ath VLR që është e lidhur me

MSC do të kërkojë nga HLR të dhëna rreth abonentit. Më vonë, nqs abonenti(ose mobile station) kryen

një telefonatë atëherë VLR do të ketë informacionin e nevojshëm për të kryer telefonatën pa qenë nevoja

të pyesë gjithmonë HLR.

Authentication Center(AUC).

AUC siguron parametrat e autentikimit dhe enkriptimit që verifikojnë identitetin e përdoruesit në çdo

telefonatë. AUC i mbron operatorët celularë nga ndonjë ndërhyrje e mundshme në rrjetin e tyre.

Equipment Identity Register(EIR).

EIR është një bazë të dhënash që mban informacion mbi identitetin e pajisjes mobile gjë që pengon

telefonatat e vjedhura ose të paautorizuara. AUC dhe EIR implementohen ose si nyje të vetme ose si nyje

të kombinuara AUC/EIR.

1.1.2. Sistemi Base Station

Të gjithë funksionet radio kryhen nga stacionet BSS. Njësitë përbërëse të një stacioni BSS janë:

Base Station Controllers(BSC).

Një kontrollues BSC është një switch me kapacitet të lartë kryen që funksionet kontrollues dhe lidhjet

fizike midis MSC dhe BTS. Një MSC mund të mund t�i shërbejë disa kontrolluesve BSC.

Base Transceiver Stations(BTS).

BTS menaxhon ndërfaqen radio për pajisjen celulare. BTS është një pajisje radio(marrës-transmetues dhe

antenë) që nevojitet për t�i shërbyer çdo qelize në rrjet. Një grup BTS kontrollohet nga një BSC e vetme.

1.1.3. Sistemi i operimit dhe i suportit

Qëndra e operimit dhe e mirëmbajtjes lidhet me të gjitha pajisjet në sistemin switching(SS) dhe me BSC. Me anë të

OSS operatori i rrjetit monitoron dhe kontrollon sistemin.

1.1.4. Elementë të tjerë funksionalë

Të tjerë elementë që tregohen në figurë janë:

Message center(MXE).

MXE është një nyje që siguron shërbime si integrim zëri, fax dhe dërgim të dhënash. Më specifikisht

mundëson SMS, Voice mail, Fax mail, e-mai etj.

Mobile Service Node(MSN).

MSN është një myje që menaxhon shërbime rrjeti mobile inteligjente.

Gateway Mobile Services Switching Center(GMSC).

Një gateway është një nyje që përdoret për të lidhur 2 rrjeta. Një gateway shpesh implementohet në

MSC. Në këtë rast MSC quhet GMSC.

GSM Internetworking Unit(GIWU).

GIWU konsiston në hardware dhe software që ndërfaqësojnë për në rrjeta të ndryshëm në mënyrë që të

sigurojnë komunikim të dhënash. Një pajisje hardware vendoset fizikisht në MSC/VLR.

1.2. Zonat e rrjetit GSM

Një rrjet GSM përbëhet nga disa zona gjeografike. Këto zona përfshijnë

Qelizat(cells).

Zonat e vendndodhjes(location areas LAs).


4

Zonat e shërbimit MSC/VLR(MSC/VLR service areas).

Zonat publike të rrjetit mobile(public land mobile network (PLMN))

Figure 2 - Zonat e rrjetit GSM

Qeliza është një zonë që mbulohet nga një stacion marrës-transmetues. Rrjeti GSM e identifikon çdo qelizë me anë

të një numri global identifikimi(CGI � Cell global identity). Një LA është një grup qelizash. Një LA shërbehet nga një

ose më tepër BSC por nga vetëm një MSC. Secila LA ka një numër identifikues LAI.

Figure 3 - Zonat LA kontrollohen nga vetëm një MSC/VLR dhe kanë nga një LAI

Një zonë shërbimi MSC/VLR përfaqëson një pjesë të rrjetit GSM që mbulohet nga një MSC/VLR.

Figure 4 - Zonat e shërbimit MSC/VLR

Ndërsa një zonë shërbimi PLMN është zona e mbulimit të një operatori rrjeti.


5

Figure 5 - Zona shërbimi PLMN

1.3. Specifikimet GSM

Para se të shohim specifikimet GSM është e rëndësishme të kuptohen termat e mëposhtëm:

Bandwidth � Mat gjerësinë e kanalit të transmetimit. Sa më i lartë të jetë bandwidth-i aq më shpejt

transmetohen të dhënat.

Watt � Mat fuqinë e një transmetuesi.

Specifikimet GSM ndryshojnë në varësi të rrjetave PCS(Personal Communication Service). Më poshtë listohen

specifikimet dhe karakteristikat GSM:

Banda e frekuencës � Banda e frekuencës ndryshon në varësi të rrjetit GSM. Shumica e rrjetave GSM

veprojnë në frekuencat 900MHz ose 1800MHz. Megjithatë në disa vende si Kanada dhe USA përdorin

frekuencat 850MHz dhe 1900MHz sepse frekuencat 900MHz dhe 1800MHz ishin të zëna. Frekuencat e

përdorura më rrallë janë 400 dhe 450 MHz të cilat përdoren në vendet Skandinave duke qenë se

frekuencat e tjera përdoren nga sistemet 1G. Në bandën e frekuencës 900MHz frekuenca uplink është

890-915 MHz ndërsa frekuenca downlink është 935-960MHz. Diferenca prej 25MHz ndahet në 124 kanale

transportues(carrier frequency channels) të cilët janë 200KHz larg njëri tjetrit.

Distanca dupleks � Distanca dupleks është 80 MHz. Distanca dupleks është distanca midis frekuencave

uplink dhe downlink. Një kanal ka dy frekuenca të cilat janë 80 MHz larg njëra tjetrës.

Ndarja e kanalit � Eshtë distanca midis dy kanaleve fqinjë në bandwidth. Në GSM është 200KHz.

Modulimi � Modulimi është procesi i dërgimit të një sinjali duke ndryshuar karakteristikat e frekuencës,

amplitudës ose fazës. Në GSM kryhet modulim frekuence me anë të GMSK(Gaussian minimum shift

keying).

Shkalla e transmetimit(transmission rate) � GSM është një sistem dixhital me shkallë transmetimi

270kbps.

Metoda e aksesimit � GSM përdor konceptin e TDMA(Time division multiple access). TDMA është një

teknikë sipas së cilës telefonata të ndryshme mund të përdorin të njëjtin kanal. Secilës telefonatë i

caktohet një interval kohe i caktuar.

Kodimi i të folurit � GSM përdor LPC(linear predictive coding). Zëri kodohet me 13kbps.

1.4. Metodat e aksesimit

Sistemet analogë celularë si psh AMPS në Amerikën e Veriut kanë disavantazhin se janë shumë të shtrenjtë për tu

zgjeruar. Çdo telefon mobile kërkonte një kanal të dedikuar për të komunikuar me një qelizë(cell). E vetmja

mënyrë për të zgjeruar këtë lloj rrjeti ishte ndërtimi i qelizave shtesë kostoja e së cilës varion nga 500,000$ deri në

1,000,000$. Sistemet dixhitalë nga ana tjetër kanë kapacitet dhe siguri më të lartë. Telefonat mobile në sistemin

dixhital nuk kanë nevojë për kanale të dedikuar në sajë të metodave të aksesimit të pranuara nga Cellular

Telecommunications Industry Association (CTIA). Arkitektura e komunikimit në sistemin celular të sotëm në fakt

Programim Mobile

6

realizon një komunikim Point-To-Point.

Multiple Access) i cili u lejon përdoruesve të përdorin në të njëjtën kohë të njëjtin kanal radio. Sistemi i dytë

dixhital i pranuar nga CTIA është CDMA(Code Division Multiple Acess) i cili i lejon përdoruesve të ndajnë të gjithë

spektrin radio me anë të kodeve unikë të ndryshëm të caktua

1.4.1. TDMA(Time Division Multiple Access)

TDMA i lejon përdoruesit të aksesojnë të njëjtin kanal frekuence radio pa interferencë duke i caktuar secilit

përdorues një interval kohe të caktuar në çdo kanal. Secili kanal ndahet në gjas

përdor 2 intervale. Kjo do të thotë që kapaciteti i GSM që përdor TDMA është tre herë më i madh se AMPS(sistemi

analog në Amerikën e Veriut). Një problem i TDMA është fakti që bandwidth

dëm sepse intervalet e kohës i caktohen përdoruesit pavarësisht nga fakti nqs ata po i përdorin ose jo ato me anë

të telefonatave. Një përmirësim i TDMA është ETDMA(Enhanced TDMA) i cili e përmirëson TDMA duke ua caktuar

kanalet përdoruesve në mënyrë dinam

përdoruesi po transmeton zë ose të dhëna

humbje në bandwidth dhe ofron kapacitet 15 herë më të lartë se sistemet analogë

Më poshtë dy figurat tregojnë ndryshimin midis FDMA(Frequency Division Multiple Access)

përket ndarjes së kohës. Siç shihet në FDMA një kanal mund të përdoret vetëm nga një abonent në kohë. Për më

tepër FDMA nuk suporton transmetim të

Figure 6 � FDMAPër të ilustruar procesin e ndarjes së kohës në TDMA figura 8 tregon një shembull me katër biseda që kryhen në të

njëjtën kohë.

Përveç efiçensës më të lartë TDMA ofron një numër avantazhesh të tjerë:

Lejon transmetimin e të dhënave të tjera përveç zërit. Kjo i mundësoi operatorët të ofrojnë shërbime

komunikimi personal(PCS �

Eleminon interferencat.

Leksion 2 � Sistemet e komunikimit Celular

Point. Sistemi i parë dixhital i pranuar nga CTIA është sistemi TDMA(Time Division

ërdoruesve të përdorin në të njëjtën kohë të njëjtin kanal radio. Sistemi i dytë


spektrin radio me anë të kodeve unikë të ndryshëm të caktuar për marrie dhe transmetim.

TDMA(Time Division Multiple Access)


përdorues një interval kohe të caktuar në çdo kanal. Secili kanal ndahet në gjashtë intervale kohe dhe çdo sinjal


analog në Amerikën e Veriut). Një problem i TDMA është fakti që bandwidth-i i intervaleve të papërdorur shkon



kanalet përdoruesve në mënyrë dinamike. Para se një përdoruesi t�i caktohet një kanal ETDMA shikon nëse

përdoruesi po transmeton zë ose të dhëna. Psh një telefonatë me pauza të gjatë me anë të ETDMA nuk shkakton

dhe ofron kapacitet 15 herë më të lartë se sistemet analogë.

Më poshtë dy figurat tregojnë ndryshimin midis FDMA(Frequency Division Multiple Access)

Siç shihet në FDMA një kanal mund të përdoret vetëm nga një abonent në kohë. Për më

tepër FDMA nuk suporton transmetim të dhënash të tjera përveç zërit.

FDMA Figure 7 -

Për të ilustruar procesin e ndarjes së kohës në TDMA figura 8 tregon një shembull me katër biseda që kryhen në të

Figure 8 - 4 biseda, një kanal

Përveç efiçensës më të lartë TDMA ofron një numër avantazhesh të tjerë:


� Personal Communication Services) si fax, SMS, multimedia etj.

Sistemet e komunikimit Celular

Sistemi i parë dixhital i pranuar nga CTIA është sistemi TDMA(Time Division

ërdoruesve të përdorin në të njëjtën kohë të njëjtin kanal radio. Sistemi i dytë


r për marrie dhe transmetim.


htë intervale kohe dhe çdo sinjal


i i intervaleve të papërdorur shkon



ike. Para se një përdoruesi t�i caktohet një kanal ETDMA shikon nëse

. Psh një telefonatë me pauza të gjatë me anë të ETDMA nuk shkakton

Më poshtë dy figurat tregojnë ndryshimin midis FDMA(Frequency Division Multiple Access) dhe TDMA për sa i

Siç shihet në FDMA një kanal mund të përdoret vetëm nga një abonent në kohë. Për më

TDMA

Për të ilustruar procesin e ndarjes së kohës në TDMA figura 8 tregon një shembull me katër biseda që kryhen në të


Personal Communication Services) si fax, SMS, multimedia etj.


7

Shpenzon më pak bateri duke qenë se me TDMA aparati celular transmeton vetëm në një pjesë të

kohës(1/3 deri në 1/10) dhe jo gjatë gjithë bisedës.

Një ndër problemet e TDMA është dukuria e multipathing ose e rrugëve të shumëfishta. Kur sinjali dërgohet në

ajër për në një pajisje mobile ai mund të arrijë në pajisje me anë të shumë rrugëve duke qenë se mund të përplaset

në ndërtesa ose pengesa të tjera. Nqs diferenca në kohë e mbërritjes së sinjalit nga rrugë të ndryshme është e

madhe atëherë kjo shkakton interferencë.

Figure 9 - Shembull i multipathing

Një zgjidhje për këtë është t�i caktosh sistemit një limit kohor. Kjo do të thotë që sistemi të dizenjohet në mënyrë

të atillë që ta procesojë sinjalin brenda një limiti kohe të paracaktuar. Nqs sinjali vjen pas këtij limiti atëherë ai

duhet të shpërfillet.

Një tjetër problem i rëndësishëm i TDMA është se abonenti ka në dispozicion vetëm një interval kohe(time slot).

Gjatë kalimit në një qelizë tjetër mund të ndodhë që biseda të shkëputet nqs për këtë qelizë të gjithë intervalet

janë të zënë.

1.4.2. CDMA(Code Division Multiple Access)

CDMA është një teknologji më e avancuar dixhitale për komunikimin celulara e cila ofron kapacitet 6-8 herë më të

lartë se teknologjitë analoge dhe 4 herë më të lartë se TDMA. Cilësia e zërit në sistemet CDMA është shumë herë

më e mire, ndryshimi vihet re veçanërisht në zonat urbane ose në terrenet malorë. CDMA është zgjidhja më

efektive për operatorët celularë si për sa i përket kostos fillestare të implementimit ashtu edhe kostos së

mirëmbajtjes.

Avantazhet e sipërpërmendur të CDMA mundësohen falë zgjidhjes që ofron kjo teknikë për problemin e

kapacitetit. CDMA i lejon telefonat mobile të përdorin në të njëjtën kohë jo vetëm një kanal por të gjithë kanalet,

rrjedhimisht të gjithë spektrin e frekuencës me shumë më pak interferencë. CDMA e kodon çdo paketë dixhitale

dhe e dërgon atë të shoqëruar me një çelës unik. Një marrës CDMA i përgjigjet vetëm këtij çelësi dhe mund të

demodulojë mesazhin që ai shoqëron.


8

Figure 10 � CDMA

CDMA arrin të zgjidhë problemet e multipathing, për më tepër CDMA mund ta përdorë multipathing për të rritur

cilësinë e sinjalit. Në mënyrë të përmbledhur avantazhet e CDMA janë si më poshtë:

Mbulim më i madh.

Kapacitet më i lartë.

Soft Hand-off. Hand off është procesi që ndodh kur abonenti kalon nga një qelizë në tjetrën dhe duhet të

kryhet kalimi i stafetës midis qelizave. Eshtë e rëndësishme që gjatë kalimit të mos ketë shkëputje. CDMA

e bën kalimin më të butë.

Respektim i privacy për abonentin në sajë të kodimit të bisedës.

Pavarësisht avantazheve të sipërpërmendur metoda e aksesimit që përdoret më tepër nga operatorët në

Europë(përfshirë edhe operatorët e deritanishëm në Shqipëri) është TDMA duke qenë se kostoja e ndryshimit të

teknologjisë në CDMA është e lartë. Pengesa e kostos shkakton pengesa edhe në roaming. Psh nqs një operator

aplikon CDMA ndërsa operatorët e tjerë në shtetet fqinjë përdorin TDMA ath procesi i roaming është i vështirë. Së

fundmi, CDMA i përket gjeneratës 3G të telefonisë celulare dhe jo të gjithë telefonat mund ta përdorin. Vetëm

telefonat 3G mund të përdoren nqs metoda e aksesimit e operatorit është CDMA.

CDMA është më tepër e përdorur në USA, ndërsa TDMA në Europë. Në rang global TDMA është një teknikë më e

përhapur.


9

2. GPRS (General Packet Radio Service)

Shumë shpejt pasi filluan të përdoreshin rrjetat e parë GSM në fillim të viteve 1990 u bë evidente se shërbimet e

GSM (të cilët bazohen në shërbimet circuit-switched - këta shërbime bazohen në krijimin e qarqeve të

transmetimit midis nyjeve që gjenden midis dy pikash transmetimi, nëse njëri qark bie ose nuk është i ngarkuar

atëherë mund të përdoret një qark tjetër). Por këta nuk ishin shumë të përshtatshëm për disa aplikacione që kanë

natyrë shpërthyese (natyra shpërthyese e këtyre aplikacioneve nënkupton që këta të fundit nuk e përdorin rrjetin

gjithmonë me të njëjtin ritëm por në disa momente të caktuar mund ta përdorin pak dhe në momente të tjerë

mund të shfaqin një ritëm të lartë përdorimi. Pikërisht në këta momente kemi të bëjmë me �shpërthim�.) Lidhjet

circuit-switched të GSM kanë akses shumë të gjatë në rrjet dhe tarifimi i telefonatës bazohet në kohëzgjatjen e

lidhjes. Në rrjetat packet-switched lidhjet nuk i mbajnë burimet të zënë gjatë gjithë kohë por përdorin një

rezervuar të përbashkët gjë që është shumë efiçente veçanërisht për aplikacionet me natyrë shpërthyese. Sistemi

GPRS i cili bën pjesë në brezin 2.5G dhe që është packet-switched ka kohë të shkurtër aksesimi në rrjet dhe tarifimi

i shërbimit bazohet në sasinë e të dhënave të transmetuara.

Caktimi i burimeve në GPRS është dinamik dhe është i varur nga kërkesat që vijnë për këtë burim si edhe nga

vlefshmëria e tij. Në rrjetat GPRS kanalet uplink dhe downlink janë të ndarë nga njëri tjetri. Paketat e të dhënave

mund të dërgohen gjithashtu gjatë periudhave bosh të telefonatave zanore. Me anë të GPRS është e mundur të

komunikohet PTP (point-to-point) ose PTM(point-to-multipoint). Kapaciteti maksimal i sistemit GPRS është 160

kbps për MS nëse përdor të tetë kanalet në dispozicion pa korrektim gabimesh.

2.1. Arkitektura e Rrjetit GPRS

Rrjeti GPRS bazohet mbi rrjetin GSM por i shton këtij të fundit edhe disa elementë të tjerë. Në figurë tregohet një

pamje funksionale e rrjetit GPRS.

Figurë 11 � Rrjeti GPRS


10

Elementët e shtuar nga GPRS janë:

SGSN(Serving GPRS Support Node).

GGSN(Gateway GPRS Support Node).

PTM-SC(Point-to-Multipoint Service Centre) i cili i dedikohet shërbimeve PTM në rrjetin GPRS.

BG(Border Gateway) i cili nevojitet kryesisht për arsye sigurie dhe është i vendosur në lidhjen

me rrjetin backbone inter-PLMN.

Rrjetat backbone Inter-PLMN.

Rrjetat backbone Intra-PLMN.

Rrjetat IP-Based.

Charging gateway.

Legal interception gateway.

Ndërkohë që sistemi GSM u dizenjua fillimisht me theksin mbi shërbimet zanore, objektivi kryesor i

GPRS është që të ofrojë akses në rrjetat standardë të të dhënave të cilët komunikojnë me protokolle si

TCP/IP dhe X.25. Këta rrjeta e konsiderojnë rrjetin GPRS njësoj si një nën-rrjet normal.

Figure 12 � Një rrjet GPRS që shihet nga një rrjet tjetër të dhënash

Një GGSN në një rrjet GPRS bën rolin e ruterit dhe fsheh disa cilësi specifike të GPRS nga rrjeti i jashtëm i

të dhënave. Përdoruesi mobile mund të ketë adresë statike ose dinamike në rrjetin e të dhënave dhe

trafiku i të dhënave përdor gjithmonë gateway-n që tregohet nga kjo adresë. Adresa statike i jepet

përgjithmonë një abonenti. Duke qenë se kjo adresë shënjon në një gateway të rrjetit vetjak, të gjitha

paketat rutohen përmes këtij rrjeti. Figura 13 ilustron rastin kur një përdorues është në rrjetin e tij

vetjak (rasti 1) dhe kur është si vizitor në një rrjet tjetër (rasti 2).


11

Figure 13 - Transferimi i të dhënave

Çdo rrjet mund të ketë gjithashtu një rezervuar adresash të vlefshme që mund t�i caktohen dinamikisht

përdoruesve nga GGSN. Kjo zvogëlon numrin e adresave që nevojiten nga një operator. Përdoruesit i

caktohet një adresë dinamike e cila përdoret vetëm gjatë kohës së lidhjes. Për të shmangur rutimin e

paketave përmes rrjetit vetjak mund të caktohen adresa dinamike nga GGSN e rrjetit që abonenti viziton

(rasti 3). Megjithatë adresat mund të caktohen edhe nga GGSN e rrjetit vetjak (rasti 2). Trafiku hyrës dhe

dalës PTP mund të tarifohet mbi bazën e sasisë së të dhënave të transmetuara, protokollit të përdorur,

kohëzgjatjes së lidhjes etj.

2.2. Mënyrat e operimit GPRS

Një GPRS MS mund të operojë në tri mënyra:

Klasa A. MS është i lidhur edhe me shërbimet GPRS edhe me shërbimet GSM. Një përdorues mobile mund

të marrë dhe/ose të kryejë thirrje nga dy shërbime në të njëjtën kohë. P.sh mund të kryejë një telefonatë

GSM dhe në të njëjtën kohë të marrë paketa të dhënash me GPRS.

Klasa B. MS është i lidhur edhe me shërbimet GPRS edhe me shërbimet GSM por mund të operojë vetëm

mbi një grup shërbimesh në të njëjtën kohë.

Klasa C. MS mund të lidhet ose në rrjetin GSM ose në rrjetin GPRS. Përzgjedhja kryhet manualisht dhe nuk

mund të kryhen veprime të njëkohshëm.

3. EDGE

Enhanced Data rates for GSM Evolution është një teknologji celulare që lejon transmetime të dhënash me

shpejtësi më të lartë dhe funksionon si zgjerim i GSM standard. EDGE mund të konsiderohet si teknologji radio 3G

por më shpesh i referohen si 2.75G. Rrjedhimisht EDGE në një farë mënyre mbush boshllëkun midis 2G dhe

3G.EDGE u zhvillua mbi rrjetat GSM në fillim të 2003 nga AT&T në USA. Përveç shpejtësisë më të lartë të

transmetimit të të dhënave EDGE ka një kapacitet tri herë më të lartë se sa rrjetat GSM/GPRS. Me fjalë të tjera kjo

teknologji i lejon operatorëve celularë që të kenë tri herë më shumë abonentë. Përmirësimet e përmendur më


12

sipër i dedikohen mënyrës së kodimit të informacionit e cila në rastin e EDGE është 8PSK (8 Phase Shift Keying). Në

Evolved EDGE pritet të arrihet shpejtësi akoma më të larta deri në 1Mbit/s me anë të përdorimit të teknikave më

komplekse të kodimit se sa 8PSK.

EDGE mund të përdoret për aplikacionet packet switched si p.sh për lidhjet me Internetin. Aplikacionet e të

dhënave me shpejtësi të lartë si p.sh shërbimet video dhe shërbimet e tjerë multimedialë përfitojnë nga kapaciteti

i lartë i të dhënave në EGPRS. Më poshtë tregohen disa shërbime të cilët suportohen me cilësi nga EDGE:

Dërgim dhe marrje E-maili Akses mobile në LAN me shpejtësi të lartë dhe me bandwidth të sigurt Transferim skedarësh Aplikacione në Kohë Reale që kërkojnë shpejtësi konstante të transmetimit të të dhënave dhe pa vonesa. Videofoni mobile Live video streaming.

Edhe pse EDGE nuk kërkon ndryshime harduerike ose softuerike në rrjetin bërthamë të GSM, duhet të

modifikohen gjithsesi stacionet bazë. Në nënsistemet e stacioneve bazë marrësit/transmetuesit duhet të

përshtaten dhe të përmirësohen në mënyrë që të suportojnë EDGE. Nëse operatori i ka këto pajisje të

përshtatshme për EDGE atëherë rrjeti mund të kalojë në EDGE vetëm duke aktivizuar disa elementë opsionalë në

softuer. EDGE nuk mund të funksionojë në të njëjtën kohë me GPRS ndonëse përdorin të njëjtin rrjet. Kjo do të

thotë që klienti në të njëjtin moment mund të përdorë ose EDGE ose GPRS dhe kjo varet nga operatori. Sot EDGE

suportohet nga pjesa më e madhe e palëve GSM. Për të përdorur EDGE nevojiten edhe terminale mobile të rinj

harduer dhe softuer për të koduar/dekoduar mënyrat e reja të modulimit dhe kodimit. EDGE Circuit Switched

është një zhvillim i mundshëm i së ardhmes.

EDGE është tejet interesant për tu aplikuar në rrjetat GSM 900, GSM 1800 dhe GSM 1900 nga operatorët që nuk

kanë licencë për UMTS por që duan gjithsesi të ofrojnë shërbime konkurrues multimedialë duke përdorur

frekuencat aktuale. Gjithashtu EDGE mund të bashkekzistojë me UMTS. Për shembull mund të përdoret UMTS për

qendrat �e nxehta� urbane dhe në të njëjtën kohë të përdoret EDGE për mbulim më të gjerë.

3.1. Përfitimet e operatorëve celularë nga EDGE

Migrim në shërbimet wireless multimedialë.

Abonentë të kënaqur.

Mundësi për të evoluar herët në shërbimet 3G.

3.2. Përfitimet e abonentëve nga EDGE

Cilësi e lartë shërbimi.

Shërbime personalë multimedialë.

Çmim më i ulët për bit.

4. Gjenerata 3G

Gjenerata e tretë 3G pritet të përfundojë procesin e globalizimit të komunikimit celular. Në këtë kuadër ekzistojnë

shumë interesa kombëtarë dhe rajonalë të përfshirë dhe rrjedhimisht mund të parashikohen edhe shumë

vështirësi. Gjithsesi tendenca është që 3G do të bazohet në zgjidhjet teknike dhe në rrjetin GSM për dy arsye:

teknologjia GSM dominon tregun sot për sot dhe investimet e mëdha që janë bërë për të duhet të shfrytëzohen

maksimalisht.

Prirja më e dukshme e sistemeve 3G është fakti që gjithnjë e më tepër komunikimi i tyre po bazohet në IP. Bota e

komunikimit celular dhe ajo e shkëmbimit global të të dhënave me anë të Internetit po konvergjojnë shumë shpejt

tek njëra tjetra. Kjo dukuri ka nxitur zhvillime që bashkojnë shërbimet klasike të telekomunikimit me teknologjitë

IP. Kësaj tendence të përbashkët mund t�i vendosësh shumë emra në varësi të këndvështrimit që përdor. Disa


13

njerëz do ta quanin �Shoqëria e Informacionit Mobile� ose �Mobile IP�, të tjerë do ta quanin �3G All IP�, ndërsa në

disa kontekste komercialë është i njohur edhe emërtimi �E2E IP� (End-to-Enf IP).

Figurë 14 � Evoluimi All-IP në rrjetin GSM sipas zhvillimeve 3G

Sistemi 3G po jeton ndryshime të shpejtë dhe tashmë kanë nisur edhe diskutimet mbi sistemet 4G dhe 5G. Në fakt

është e vështirë që të parashikosh se ku përfundon 3G dhe ku fillon 4G.

Në kuadrin e globalizimit, në pjesë të ndryshme të botës theksohen çështje të ndryshme dhe termi 3G ka shumë

sinonime rajonalë. Në Europë 3G identifikohet nga UMTS(Universal Mobile Telecommunication System). Në Japoni

dhe në SHBA sistemi 3G shpesh mban emrin IMT-2000(International Mobile Telephony 2000). Ky emër e ka

origjinën në projektin e zhvillimit të ITU (International Telecommunication Union). Në SHBA CDMA2000 është


14

gjithashtu një aspekt i rëndësishëm i sistemeve celulare 3G. Në këtë leksion do të ndalemi më gjatë në sistemin

UMTS meqenëse ky i fundit është specifikuar nga projekti mbarëbotëror 3GPP (3G Partnership Project).

4.1. UMTS

Ndonëse GSM është një sistem shumë i përhapur në të gjithë botën ai nuk mund të plotësojë të gjitha kërkesat në

rritje të konsumatorëve për transmetim/marrje të dhënash me shpejtësi të lartë. Në Figurën 15 tregohet se si kanë

evoluar teknologjitë nga 2G-3G për sa i përket shpejtësisë së transmetimit të të dhënave dhe mënyrës së

transmetimit të tyre. Sipas kësaj figure UMTS ka një kapacitet prej 144Kbps për abonentët në lëvizje me automjet,

384 Kbps për abonentët që gjenden në ambient të jashtëm dhe 2Mbps për abonentët në ambiente të brendshëm.

Figurë 15 � Krahasim midis gjeneratave të ndryshme të sistemeve celularë

Për të kaluar në UMTS është e nevojshme të kryhet një evolucion i arkitekturës së rrjetit bërthamë të GSM. Duke e

përkufizuar si evolucion nënkuptohet që UMTS përdor të njëjtën arkitekturë thelbësore me GSM/GPRS/EDGE për

shërbimet zanore dhe të të dhënave. UMTS ndahet në:

UMTS core network (UMTS - CN).

UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)

User Equipment (UE)

Operatorët mund të përdorin të njëjtin rrjet si për GSM/GPRS/EDGE radio access ashtu edhe për UTRAN.


15

4.1.1. UMTS Core Network

Rrjeti bërthamë është i ndarë në dy pjesë: pjesa circuit switched dhe pjesa packet switched. Disa elementë të

pjesës circuit switched janë MSC, VLR, dhe MSC Gateway. Pjesa packet switched ka elementë si SGSN dhe GGSN.

Ndërsa elementë të tjerë të rrjetit si EIR, HLR dhe AUC bashkëndahen midis dy pjesëve. Arkitektura e UMTS CN

mund të duhet të ndryshohet nëse futen shërbime të rinj. P.sh mund të përdoret NPDB(Number Portability

DataBase) nëse duhet që abonentit t�i ofrohet mundësia që të ndryshojë rrjet por të mbajë të njëjtin nr telefoni.

GLR mund të përdoret për të optimizuar menaxhimin e abonentëve në kufijtë midis dy rrjetave. Po ashtu edhe

MSC, VLR, SGSN mund të shkrihen për të rezultuar në një UMTS MSC.

Pavarësisht se operatorët kujdesen që të mos nxjerrin jashtë përdorimit investimin e tyre në GSM, duhet theksuar

se kalimi në UMTS është një proces relativisht i kushtueshëm nëse e krahasojmë me kalimin nga GPRS në EDGE.

Gjatë kalimit në UMTS fillimisht përdoret arkitektura e GSM por më vonë është e kuptueshme që operatorët e

kanë të nevojshme të investojnë në pajisje të reja.

Figurë 16 � Rrjeti GSM/GPRS/EDGE/UMTS

4.1.2. UTRAN

UTRAN përdor WCDMA(Wideband CDMA) e cila është një përmirësim cilësor i CDMA. WCDMA është një sistem

direkt sekuencimi kur të dhënat shumëzohen me bite pothuaj-rastësorë që merren nga kodet shpërndarës të

WCDMA. WCDMA ka dy mënyra bazë operimi: FDD (Frequency Division Duplex) dhe TDD (Time Division Duplex).

Stacionet bazë quhen Nyje-B, ndërsa pajisjet e kontrollit për Nyjet-B quhen RNC (Radio Network Controller).


16

Për sa i përket përdorimit të UMTS për zhvillimin e aplikacioneve mobile, një gjë e tillë është plotësisht e

mundshme për pajisjet celulare dhe për laptopët (me anë të inkoorporimit të një modemi UMTS) dhe disi më e

vështirë për pajisjet PDA.

4.2. HSPA

HSPA vjen në funksion të përmirësimit të WCDMA. Hapi i parë është përmirësimi i downlink duke përdorur High

Speed Downlink Packet Access (HSDPA). Hapi i dytë është përmirësimi i uplink me anë të Enhanced Uplink, e

njohur ndryshe si High Speed Uplink Packet Access (HSUPA). Të dyja bashkë këto teknologji njihen si High Speed

Packet Access (HSPA). HSPA e përmirëson shërbimin duke:

Rritur shpejtësinë e transmetimit të të dhënave në 14 Mbit/s për downlink dhe 5.8 Mbit/s në uplink.

Reduktuar vonesat.

Ofruar një kapacitet pesë herë më të madh në downlink dhe deri në dy herë më të madh në uplink çka

redukton koston e prodhimit për një bit.

Figure 17 � Evoluimi nga GPRS në HSPA


17

Një tjetër avantazh i HSPA është fakti që ajo është pjesë integrale e WCDMA. Me HSPA mund të arrihet mbulim në

zona të gjera pa patur nevojë për spektra shtesë. Aktualisht WCDMA është e aftë t�i ofrojë përdoruesve në të

njëjtën kohë edhe shërbime zanore edhe shërbime të dhënash brenda të njëjtit kanal transmetues (carrier). E

njëjta gjë vlen edhe për HSPA çka do të thotë që spektri mund të përdoret në mënyrë efiçente.

HSDPA i shton WCDMA një kanal të ri transporti i cili krijon suport të përmirësuar për aplikacionet me paketa të

dhënash në downlink. Kanali quhet High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH). Ndërsa Enhanced Uplink i

shton një kanal të ri që quhet Enhanced Dedicated Channel (E-DCH).

Terminologji 3GPP Third Generation Partnership Program 8PSK 8 Phase Shift Keying AMPS Advanced Mobile Phone System AUC Authentication Center BG Border Gateway BSC Base Station Controllers BTS Base Transceiver Stations CDMA Code Division Multiple Access CSD Circuit Switched Data CTIA Cellular Telecommunications Industry Association EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution EIR Equipment Identity Register FDMA Frequency Division Multiple Access GGSN Gateway GPRS Support Node GIWU GSM Internetworking Unit GMSC Gateway Mobile Services Switching Center GMSK Gaussian minimum shift keying GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communication HLR Home location register HSCSD High Speed Circuit Switched Data HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access IMT-2000 International Mobile Telephony 2000 LA Location area LPC Linear predictive coding MSC Mobile Services Switching Center MSN Mobile Service Node MXE Message center PCS Personal Communication Service PLMN Public land mobile network PTM Point-to-multipoint PTM-SC Point-to-Multipoint Service Centre PTP Point-To-Point SGSN Serving GPRS Support Node TDMA Time Division Multiple Access UMTS Universal Mobile Telecommunication System UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network VLR Visitor Location Register

Leksion 2 Sistemet e komunikimit Celular - Geomobile.geo.edu.al/wp-content/uploads//Leksion_2 dhe...

Documents

Transcript of Leksion 2 Sistemet e komunikimit Celular - Geomobile.geo.edu.al/wp-content/uploads//Leksion_2 dhe...