Code Divsion multiple Access (CDMA)

CDMA (Code Division Multiple Access- Kod Bölünmeli Çoklu Erişim), ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılmakta olan GSM ve TDMA gibi kablosuz erişim teknolojilerinden biridir. CDMA ağları özellikle kablonun erişemediği, ya da yüksek maliyet nedeniyle hızlı servisleri götürmenin olanaklı olmadığı yerleşim alanlarına servis verilmesini sağlar.

CDMA nasıl ve ne zaman ortaya çıkmıştır?

CDMA teknolojisinin ilk olarak II. Dünya Savaşı zamanında Amerikan Ordusu'nun güvenli iletişim ve haberleşme gereksinimini karşılayan bir çözüm olarak ortaya çıktığını görürüz.

CDMA'in ticari olarak kullanıma girmesi 1990'lı yılların ikinci yarısını bulacaktır. İlk olarak Kuzey Amerika ve Asya Pasifik bölgelerinde kullanılmaya ve yaygınlaşmaya başlayan bu teknoloji, 90'ların sonuna değin yukarıda adı geçen kısıtlı coğrafyada kullanıcı sayısını artırarak gelişmesini sürdürmüştür. 2000'li yılların başında CDMA2000-1X standardının kullanılabilir hale gelmesiyle de mevcut sınırlarını aşarak yerküremiz üzerinde hızla yayılma sürecine girmiştir.

CDMA neden bu denli hızlı yaygınlaşıyor?

Günümüzde 210 milyondan fazla sayıda kişi CDMA teknolojisini kullanmaktadır. Dünya üzerinde kullanılmakta olan kablosuz erişim teknolojilerinin kullanıcı sayılarına ve bu sayının artış oranlarına baktığımızda CDMA teknolojisinin, kullanımı ve yaygınlığı en hızlı artan teknoloji olduğunu görürüz.

CDMA MC TEKNOLOJİSİ

CDMA MC;haberleşme sektöründen temsilciler ve dünya çapında çeşitli ülkelerin standartlaştırma kuruluşları ile birlikte bir çalışma yürüten ITU’nun, 1999 yılında yayımladığı ITU-R M.1457 Tavsiye Kararı ile IMT2000 kapsamına aldığı beş telsiz arayüzünden biridir.

ITU, IMT2000 şebekelerinin diğer gerekliliklerin yanı sıra 2G şebekelere göre gelişmiş sistem kapasitesi ve etkin frekans kullanımı ile hareket halinde 144 Kb/s, durağan halde ise 2 Mb/s veri hızlarının sağlanmasını istemektedir. ITU’nun IMT2000 ile 3G şebekelere ilişkin olarak tanımladığı ve onayladığı teknik gereklilikleri, standartları ve frekans kullanım esaslarını karşılayan bir telsiz arayüzü olması nedeniyle IMT2000 kapsamına alınan CDMA MC, CDMA2000 olarak da bilinmektedir. CDMA2000, hem CDMA MC telsiz arayüzünü hem de bu arayüzü kullanan 3G şebekeyi tanımlamak için kullanılan bir terimdir.

CDMA MC ‘nin Temelleri

CDMA2000’in dayandığı teknoloji olan CDMA ilk olarak 2. Dünya Savaşı sırasında ABD tarafından askeri amaçlarla kullanılmaya başlamıştır. 1990’lı yılların ortasında, ABD menşeli Qualcom şirketi CDMA teknolojisini 2G bir haberleşme şebekesi olan ve cdmaOne olarak da bilinen IS-95 standardıyla ticari olarak kullanıma sunmuştur.

CDMA2000; ABD’den TIA, Japonya’dan ARIB ve TTC, Çin’den CCSA ve Kore’den TTA adlı düzenleme kurumlarının katılımıyla oluşturulan 3GPP Ortaklık Projesi 2 (Third Generation Partnership Project 2, 3GPP2) tarafından ITU’ya teklif edilen CDMA MC telsiz arayüzünün ve bu telsiz arayüzünü kullanan 3G şebekenin ticari adıdır. CDMA2000, yeni frekans tahsisi gerektirmeksizin 2G cdmaOne şebekelerinin üzerine kurulabilmesi nedeniyle anılan 2G şebeke işletmecilerinin 3G’ye geçişi için en uygun seçenek olarak ortaya çıkmaktadır.

CDMA MC sürümleri

3GPP2 tarafından CDMA2000 şebekesine yönelik olarak belirlenen teknik özelliklere dayalı olarak CDMA2000 şebeke sürümleri geliştirilmektedir. CDMA2000 şebeke sürümleri, cdmaOne şebekelerinin dayandığı IS-95 standardı temel alınarak geliştirilmiştir. Geliştirilen şebeke sürümleri geriye doğru birbirleriyle ve IS-95A ve B standartlarına dayalı cdmaOne şebekeleri ile uyumludur. CDMA sürümleri CDMA2000’in ilk fazı CDMA2000 1X olarak, geliştirilmiş sürümleri ise CDMA2000 1XEV olarak adlandırılmıştır. 1XEV sürümleri de; CDMA2000 1XEV-DO, “Veriye Yönelik Geliştirilmiş” (Evolution Data Optimized) ve CDMA2000 1XEV-DV, “Ses ve Veriye Yönelik Geliştirilmiş” (Evolution Data and Voice) olmak üzere iki aşamaya ayrılmıştır. 1X, 1X EV-DO ve 1X EV-DV, 1,25 MHz’lik tek taşıyıcı kullanmaktadır. CDMA2000 3X olarak adlandırılan sürümde ise 3 adet 1,25 MHz’lik taşıyıcı kullanması planlanmaktadır.

Bugün itibariyle, dünya çapında 118 işletmeci 243 adet CDMA2000 1X ve 34 adet CDMA2000 1XEV-DO şebekesini ticari olarak kullanıma sunmuş olup 126 milyon CDMA2000 1X abonesi, 12 milyon CDMA2000 1XEV-DO abonesi bulunmaktadır. 21 adet 1X ve 19 adet 1XEV-DO şebekesinin ise 2005 yılında kurulması beklenmektedir. Halen 550 çeşit CDMA2000 1X uyumlu, 100 çeşit CDMA2000 1XEV-DO uyumlu terminal cihazı pazarda yer almaktadır

CDMA2000 1X

CDMA2000’in 2000 yılında kullanılmaya başlanan ilk fazı, CDMA2000 1X veya IS-2000 olarak adlandırılmaktadır. CDMA2000 1X şebekesi, cdmaOne şebekesi ile aynı çekirdek şebekeyi kullanmaktadır ve söz konusu 2G şebekenin ses kapasitesini iki katına çıkarmaktadır. CDMA2000 1X’in, Sürüm 0 ve Sürüm A olmak üzere iki alt sürümü bulunmaktadır. Sürüm 0, 1,25 MHz’lik tek kanal üzerinden kullanıcıya doğru 153 Kb/s’lik kuramsal azami paket veri hızı sağlamaktayken Sürüm A kuramsal azami veri hızını 307 Kb/s’ye çıkarmaktadır. Sürüm A’da kullanıcıdan şebekeye doğru olan azami veri hızı 153 Kb/s seviyesindedir. Ancak uygulamada ortalama veri hızları Sürüm 0’da 70-90 Kb/s, Sürüm A’da ise 144 Kb/s seviyelerinde gerçekleşmektedir. Bu yönüyle CDMA2000 1X, 2,5 G ile 3G arasında bir noktada yer almaktadır. CDMA2000 1X, Ülkemizde GSM işletmecilerince sunulmakta olan GPRS ve EDGE’e benzer şekilde; e-posta, oyunlar, GPS temelli konumlandırma hizmetleri, resim ve müzik indirme uygulamaları sunabilmektedir. İlk CDMA2000 1X şebekesi Güney Kore’de Ekim 2000’de kurulmuştur. Ticari olarak hizmet vermekte olan CDMA2000 1X şebekeleri aşağıda verilmektedir.

Ticari hizmet vermekte olan CDMA2000 1X şebekeleri

Ülke Ticari Şebeke Sayısı Frekans Bandı
ABD 122 800 MHz - 1900 MHz
Angola 1 8 00 MHz
Arjantin 1 1900 MHz
Avustralya 4 800 MHz
Azerbaycan 1 800 MHz
Beyaz Rusya 1 450 MHz
Belize 1 850 MHz
Bermuda 2 800 MHz
Brezilya 2 800 MHz - 1900 MHz
Cezayir 1 1900 MHz
Çin 9 450 MHz
Dominik Cumhuriyeti 2 1900 MHz
Ekvador 2 1900 MHz
Endonezya 5 450 MHz
Guam 1 800 MHz
Guatemala 2 1900 MHz
Güney Kore 3 1700 MHz
Gürcüstan 1 450 MHz
Hindistan 4 800 MHz - 1900 MHz
İsrail 1 800 MHz
Jameyka 1 800 MHz
Japonya 1 800 MHz
Kamboçya 1 450 MHz
Kanada 16 800 MHz - 1900 MHz
Kazakistan 1 800 MHz
Kırgızistan 2 800 MHz
Kolombiya 2 800 MHz - 1900 MHz
Kuveyt 1 800 MHz
Laos 1 450 MHz
Letonya 1 450 MHz
Meksika 2 800 MHz - 1900 MHz
Moğolistan 1 800 MHz
Moldova 1 800 MHz
Nepal 1 1900 MHz
Nijerya 6 800 MHz - 1900 MHz
Nikaragua 1 800 MHz
Özbekistan 3 800 MHz
Pakistan 3 450 MHz - 1900 MHz
Panama 1 800 MHz
Peru 2 800 MHz
Polonya 1 850 MHz
Porto Riko 3 1900 MHz
Romanya 1 450 MHz
Rusya 8 450 MHz
Saypan 1 800 MHz
Şili 2 1900 MHz
Tayland 1 800 MHz
Tayvan 1 800 MHz
Uganda 1 800 MHz
Ukrayna 4 800 MHz - 850 MHz
Uruguay 1 1900 MHz
Venezuela 2 800 MHz - 850 MHz
Vietnam 1 800 MHz
Yemen 1 800 MHz
Yeni Zelanda 1 800 MHz

CDMA2000 1X sağladığı veri hızlarının, ITU tarafından IMT2000 kapsamında talep edilen asgari seviyelerden düşük olması bu sistemin bir 3G teknolojisi olarak algılanması konusunda tereddüt doğurmaktadır. IMT2000 kapsamına alınan telsiz arayüzlerinin yer aldığı tavsiye kararında CDMA2000 1X’ten söz ediliyor olsa da, varolan CDMA2000 1X sistemlerinin gerekli özellikleri taşımaması anılan tavsiye kararında kastedilen sistemlerin CDMA2000 1X EV-DO ve EV-DV olduğu sonucunu ortaya çıkarmaktadır. CDMA2000 1X’in bir 3G teknolojisi olup olmadığına ilişkin olarak 3G teknoloji çevreleri arasında tartışma sürmektedir.

CDMA2000 1X’te, bir aboneye ilave kanal ayrılması işleminin 2 ila 4 s.’lik uzun bir zaman aralığı içerisinde gerçekleştirilebiliyor olması ve veri hızının yeterince yüksek olmaması gibi olumsuzlukların ortadan kaldırılması ve yukarıda bahsi geçen tartışmaların sonlandırılması amacıyla 3GPP2 tarafından yeni bir sürüm geliştirilmiştir.

CDMA2000 1XEV-DO

CDMA2000’in daha hızlı veri iletimi için geliştirilmiş (Evolution Data Optimized) sürümü 1XEV-DO, 2001 yılında Stockholm’de gerçekleşen IMT2000 konferansında bir IMT2000 teknolojisi olarak tanınmıştır. CDMA2000 1XEV-DO, IS856/HRPD standardı ya da CDMA2000 Sürüm B olarak da adlandırılmakta olup 1,25 MHz’lik tek kanal üzerinden kuramsal olarak kullanıcıya doğru azami 2,4 Mb/s veri hızına ulaşabilmektedir. Şebekeye doğru olan azami veri hızı ise 153 Kb/s seviyesindedir. Ancak uygulamada veri indirme hızı ortalama 300 ila 700 Kb/s seviyelerinde gerçekleşmektedir. CDMA2000 1XEV-DO aşağı yönde paylaşılan 1,25 MHz’lik bir kanal kullanmaktadır. Bu TDM'ye benzer ve baz istasyonu belirli bir anda sadece bir aboneye hizmet eder. Bu nedenle yukarıda bahsi geçen azami veri hızları; turbo kodlama1, baz istasyonunun azami gücü vermesi, en iyi baz istasyonu seçimi gibi en iyi koşulların gerçekleşmesi halinde sağlanmaktadır.

İlk ticari CDMA2000 1XEV-DO şebekesi Kore’de SK Telecom tarafından Ocak 2002’de işletilmeye başlamıştır. Müteakiben Mayıs 2002’de KT Freetel Kore’de, Ekim 2002’de ise Monet Mobile Networks Kuzey Amerika’da ticari işletime başlamışlardır.

Ülke Ticari ŞebekeSayısı Frekans Bandı
ABD 17 800 MHz - 1900 MHz
Avustralya 1 800 MHz
Bermuda 1 800 MHz
Brezilya 2 800 MHz – 1900 MHz
Çek Cumhuriyeti 1 450 MHz
Endonezya 1 1900 MHz
Guatemala 1 1900 MHz
Güney Kore 2 1700 MHz
İsrail 1 800 MHz
Japonya 1 800 MHz
Portoriko 1 1900 MHz
Romanya 1 450 MHz
Şili 1 1900 MHz
Tayvan 1 800 MHz
Venezuela 1 850 MHz
Yeni Zelanda 1 800 MHz

1XEV-DO sürümü, IP üzerinden çalışan bütün işletim sistemleri ve yazılım uygulamalarını desteklemektedir. Kullanıcılar, sürekli çevrimiçi özelliği sayesinde her zaman, her yerde internet veya kurumsal intranetleri üzerinden veri alışverişi yapabilmektedirler. Terminal cihazı açık hale getirildikten sonra kullanıcı sisteme girmiş olur ve bir hizmet almak için oturum açması için tekrar sisteme giriş yapması gerekmez. Bekleme durumundan etkin duruma geçme süresi 0,5 s.’nin altındadır. Böylece bekleme modunda bulunan terminal cihazının herhangi bir kaynak kullanmaması sayesinde frekans ve güç kaynağının etkin kullanımı sağlanmış olmaktadır.

Ancak, ses taşıyıcısı üzerine farklı bir taşıyıcı ile veri iletişimi sağlayacak bir yapı kurulacağından, CDMA2000 1X kullanıcılarının CDMA2000 1XEVDO’nun sunduğu hizmetlerden yararlanabilmeleri için farklı bir terminal cihazı kullanmaları gerekmektedir. 1XEV-DO terminal cihazları ile, devam etmekte olan bir veri oturumu esnasında gelen sesli aramalar görüntülenebilmektedir. Hizmet veya tarifeleri trafik hacmine süreye göre düzenlenebilmektedir. Ses ve veri hizmetlerinin farklı frekans taşıyıcıları üzerinden verilmesi sayesinde ses kalitesi yüksek bir seviyede tutulurken veri hizmetleri de yüksek azami hızlarda sunulabilmektedir. WCDMA’nın aksine bu yöntemde her bir taşıyıcı ya veri ya da ses taşımakla görevlendirildiğinden ve taşıyıcıların arta kalan kapasiteleri kullanılamadığından kaynak israfına yol açmaktadır.

CDMA2000 1XEV-DO; CDMA2000 1X veya cdmaOne şebekelerinin üzerine kurulurken mevcut Paket Veri Hizmet Düğümü (Packet Data Serving Node, PDSN), BSC, kuleler, antenler, şebeke planları ve hücre alanları kullanılabilmektedir. Böylece sermaye yatırımları cdmaOne ve CDMA2000 1X işletmecileri için daha düşük seviyelere çekilebilmektedir.

CDMA2000 1XEV-DO; CDMA2000 1X ve cdmaOne sistemleri ile aynı RF bileşenlerini kullandığından, teçhizat sağlayıcıların daha düşük maliyetlerle üretim yapabilmelerine imkan sağlamaktadır. Böylece işletmeciler açısından önemli bir yatırım kalemini teşkil eden teçhizat giderlerini azaltmaktadır.

CDMA2000 1XEV-DV

Nokia, Motorola, Sprint ve Texas Instruments gibi şirketlerce de desteklenen geliştirme çalışmalarını takiben Haziran 2002’de 3GPP2 ve TIA tarafından ITU’ya teklif edilen, daha etkin ses ve veri iletimi için geliştirilmiş sürüm CDMA2000 1XEV-DV (Evolution for Data and Voice), Temmuz 2002’de ITU tarafından 3G standardı olarak onaylanmıştır. Ancak bugün itibariyle ticari olarak faaliyete geçen CDMA2000 1XEV-DV şebekesi bulunmamaktadır. 3G kavramının önemli gerekliliklerinden biri olan, sesli görüşme ve veri haberleşmesinin aynı terminal cihazı ile eşzamanlı olarak gerçekleştirilebilmesi özelliği CDMA2000 1XEV-DV ile mümkün hale gelmektedir. Bir kullanıcı örneğin e-posta sunucusundan iletilerini terminal cihazına indirirken aynı esnada sesli görüşme de yapabilmektedir. CDMA2000 1XEV-DV gerçek zamanlı paket veri bağlantısı üzerinden akan görüntü hizmetlerini sunabilmektedir.

CDMA2000 1XEV-DV, kullanıcıya doğru 3.1 Mb/s azami veri hızına ulaşabilmekte ancak tipik veri hızı 1,25 MHz’lik frekans kanalı üzerinden 1 Mb/s seviyelerinde gerçekleşmektedir. Gerçek zamanlı devre anahtarlamalı hizmetler ile yüksek hızda paket veri hizmetleri aynı frekans taşıyıcısı üzerinde verilebilmektedir. Böylece, bant genişliğinin talebe göre değişken olarak tahsis edilebilmesi sayesinde işletmeciler ses ve veri trafiğini dengeleme imkanına sahip olabilmektedirler. CDMA2000 1XEV-DV’nin Sürüm C ve Sürüm D olmak üzere iki alt sürümü bulunmaktadır. Sürüm C kullanıcıya doğru olan veri akışının hızı ve kalitesine yönelik geliştirmeler içerirken, Sürüm D’de kullanıcıdan şebekeye doğru olan bağlantıya yönelik geliştirmeler yer almaktadır. Mobil telefonların 32 bit’lik Elektronik Seri Numara (ESN)’larının 2005 yılı sonunda tükenmesi sorununun çözümüne yönelik olarak Sürüm D’de ESN yerine 56 bit’lik Mobil Cihaz Tanımlayıcı (Mobile Equipment Identifier, MEID) geliştirilmiştir. Her bir mobil cihaz protokol sürümüne göre ESN veya MEID’ye sahip olmaktadır. ESN ve MEID’nin kullanılma amaçları arasında, mobil cihazın adreslenmesi ve söz konusu numaraların yetkilendirme imzası olarak kullanılması bulunmaktadır.

Sürüm D ile getirilen bir özellik de hücre seçimidir. Hücre seçiminde, mobil cihaz en kaliteli işareti aldığı baz istasyonunu seçer. Böylece yumuşak aktarım1 (soft handover/handoff) işlemine gerek kalmaz. Hücre seçiminde baz istasyonlarının veri akışı için senkronize olmaları gerekmektedir. Hücre seçimi yumuşak aktarımın (Kullanıcı cihazının en az bir baz istasyonuna bağlı kalarak bir baz istasyonundan diğer bir) baz istasyonuna aktarılması işlemi, yumuşak aktarım olarak adlandırılmaktadır. yerini almamaktadır. Eşzamanlı veri ve ses iletimi sırasında veri trafiği için hücre seçimi kullanılırken sesli görüşme trafiği için yumuşak aktarım kullanılmaya devam edilmektedir. Sürüm D ile kullanıcıdan şebekeye doğru azami veri hızı 1.8 Mb/s seviyelerine çıkmaktadır. Sürüm D geliştirmeleriyle birlikte CDMA2000 1XEVDV’de:

• Tek noktadan çok noktaya yayın hizmetleri verilebilir hale gelmiştir,
• Uyarlamalı Modülasyon ve Kodlama (Adaptive Modulation and Coding, AMC) sayesinde, baz istasyonu anlık kanal şartlarına göre abonelere en uygun modülasyon ve kodlama tekniğini tahsis etmektedir,
• Hızlı çağrı kurma özelliği sayesinde CDMA sistemlerinde bulunan bekleme süresi azaltılmıştır.

CDMA2000 3X

CDMA2000 3X’te 3 adet 1,25 MHz’lik taşıyıcı kullanılmaktadır. Üç taşıyıcının ayrı ayrı veya 3,75 MHz’li tek taşıyıcı halinde kullanılabilmesi planlanmaktadır. Böylece, hem işletmecilere frekans kullanımı açısından esneklik sağlanacak hem de en az 5 MHz’lik taşıyıcı kullanan WCDMA’ya benzerlik elde edilecektir. Diğer CDMA2000 sürümleri gibi yeni bir frekansa ihtiyaç duyulmaksızın mevcut frekanslarda kurulabilmektedir. Böylece CDMA2000 1X ve cdmaOne sistemleriyle uyum sağlanabilmektedir. Eklenen bant genişliği daha zengin çoklu ortam hizmetlerinin sunulabilmesini sağlamakta ve uygulamada 2 Mb/s veri hızlarına erişilebilmesine imkan vermektedir. CDMA2000 3X sürümü, CDMA2000 1X EV sürümlerinin ortaya çıkışıyla önemini kaybetmiştir. CDMA teknolojisinin öncü kuruluşlarından olan CDMA Geliştirme Grubu (CDMA Development Group, CDG)’nun dahi CDMA2000 3X’e ilişkin olarak yeterli derecede bilgi içeren dokümanı bulunmamaktadır. Bugün itibariyle ticari veya deneme amaçlı olarak faaliyette bulunan CDMA2000 3X şebekesi bulunmamaktadır.

Şebeke Mimarisi

CDMA2000 şebekesi, Çekirdek Şebeke (Core Network, CN) ve Telsiz Erişim Şebekesi (Radio Access Network, RAN) bölümlerinden oluşmaktadır. CN, GSM’deki NSS’ye, RAN ise BSS’ye eşdeğerdir ve aynı işlevleri yerine getirirler. CDMA şebeke yapısı CDMA sisteminde, tipik bir çağrı kurma işlemi CN ve RAN’ın kullanıldığı en az 3 aşamadan oluşmaktadır: 1) işaretleşme, 2) erişim, 3) kanal kurma ve hizmet temini. Bu aşamaların her biri belirli bir gecikmeye sebep olmaktadır. Söz konusu gecikmeler hizmet kalitesini düşürerek bas-konuş gibi uygulamalarda kabul edilemeyecek kadar uzun (azami 12 s.) sürelere erişebilmektedir. Çağrı kurma gecikmesi, CDMA2000 1XEV-DV’nin D Sürümü ile asgari seviyelere indirilmektedir.

Çekirdek şebeke

CDMA2000 çekirdek şebekesi tipik bir mobil haberleşme çekirdek şebekesidir. Amerikan ANSI-41 standardı üzerine kurulu çekirdek şebekede, devre anahtarlamalı trafik için MSC, paket anahtarlamalı trafik için PDSN yer almaktadır.

PDSN, GSM/GPRS şebekesinde bulunan GGSN gibi telsiz erişim şebekesini internete bağlayan yönlendirici olarak işlev görmektedir. 1xEV-DO’da BSC, MSC’ye uğramadan PDSN ile doğrudan haberleşmektedir. Hem 1X hem de 1XEV-DO hizmetleri için aynı PDSN kullanılmaktadır. CDMA2000 çekirdek şebekesinde İSS’ler tarafından kullanılmakta olan bir çok bileşen kullanılabilmektedir. Örneğin, Uzaktan Doğrulamalı Çevirmeli Kullanıcı Sunucusu (Remote Authentication Dial In User Server, RADIUS) AAA adıyla; kimlik doğrulama, yetkilendirme ve hesap tutma (Authentication, Authorization, and Accounting) için kullanılmaktadır. Ayrıca İSS’lerce kullanılan Alan Adı Sunucusu (Domain Name Server, DNS), Dinamik Ev Sahibi Yapılandırma Protokolü (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) ve Hizmet Şebeke Yönetimi Protokolü (Service Network Management Protocol, SNMP) 1xEV-DO çekirdek şebekesinin parçaları olarak kullanılmaktadır.

Erişim şebekesi

Erişim şebekesiTelsiz şebekelerin işletiminde iki ana kaynak kullanılmaktadır, frekans ve zaman. Bu iki sınırlı kaynak kullanılarak çok sayıda aboneye hizmet verilmesi gerekmektedir. Çok sayıda abone çifti arasında gerçekleşen haberleşmenin birbirleriyle girişim yapmaması amacıyla çeşitli teknikler geliştirilmiştir.

Çoklu erişim teknikleri

Bu tekniklerden ilki olan Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (Frequency Division Multiple Access, FDMA)’de; frekans bölmesi yapılarak, kullanıcılar arasında gerçekleşen iletişimin toplam süresi boyunca her bir kullanıcı çifti için belirli bir frekans kanalı tahsis edilir. İkinci yöntem olan Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (Time Division Multiple Access, TDMA)’de ise zaman bölmesi yapılır ve her bir kullanıcı çifti için belirli zaman aralıklarında frekans spektrumunun tümü veya büyük bir bölümü tahsis edilir. Kod Bölmeli Çoklu Erişim (Code Division Multiple Access, CDMA)’de ise bütün aboneler frekans spektrumunun tümünü iletişimin toplam süresi boyunca kullanabilmektedirler. CDMA2000, bir yayılı spektrum modülasyon tekniği olan Doğrudan Sıralı (Direct Sequence, DS) CDMA’yı kullanmaktadır. DS-CDMA, veri işaretini küçük parçalara bölerek bu veri parçalarını frekans bandı boyunca yayar. Bu amaçla kodlayıcı işaretler kullanılır. Frekans atlamasının alternatifi olan DSCDMA’yı kullanan cihazların güç sarfiyatı ve maliyeti daha fazla olmasına karşın güvenilirlik ve performans değerleri daha yüksektir. CDMA, farklı abonelerin haberleşme verilerini belirli kodlar ile birbirlerinden farklılaştırmaktadır. CDMA kodları sayesinde çağrı güvenliği artmakta olsa da kodlar esasen çağrı tanımlanması amacıyla kullanılmaktadır. Bu nedenle, her bir kod diğer kodlardan farklı olmalıdır. Kodlar, haberleşme verisinin çok üzerinde frekanslarda üretilen 1 ve 0 dizilerinden oluşmaktadır. Kodlayıcı işaretin frekansı, yonga hızı (chip rate) olarak adlandırılmaktadır. CDMA kodlama/kod çözümü süreci CDMA2000; FDD kipinde, biri kullanıcıya doğru diğeri ise şebekeye doğru olan veri iletiminin gerçekleştirilmesinde kullanılan frekans çifti üzerinden çalışır. Taşıyıcı başına 2 x 1,25 MHz frekans bandı kullanan CDMA2000, tüm hücresel mobil frekans spektrumunda kurulabilmesi nedeniyle hem ülkeler hem de işletmeciler için frekans tahsisi açısından esneklik sağlamaktadır. Halen dünyada 450 MHz, 800 MHz, 850 MHz, 900 MHz, 1700 MHz, 1900 MHz ve 2100 MHz bantlarında kurulmuş CDMA2000 şebekeleri bulunmaktadır.

CDMA2000 telsiz erişim şebekesi GSM telsiz erişim şebekesine oldukça benzer bir yapı arz etmektedir. Baz istasyonları hem 1X hem de 1XEV-DO hizmetleri için kullanılmaktadır. 1XEV-DO taşıyıcısının BTS’den iletilebilmesi için mevcut bir 1X baz istasyonunda kanal kartının yükseltilmesi gerekmektedir. Kuleler, antenler, RF bileşenler 1X ve 1XEV-DO taşıyıcıları arasında paylaşılmaktadır. 1X için kurulmuş olan BSC’ler yazılım güncellemeleri ile 1XEV-DO ve 1XEV-DV için de kullanılabilir hale getirilebilmektedir.

CDMA2000’de baz istasyonlarının ve kullanıcı cihazlarının senkronizasyonu için GPS (Global Positioning System) uydularını kullanılmaktadır. Uydu haberleşmesindeki gecikmeler nedeniyle oluşan çağrı kurulmasındaki gecikmeler sorun teşkil etmektedir.

İşaretleşme şebekesi

CDMA2000’in başlangıç sürümlerinde; 1975’te Amerikan menşeli AT&T şirketi tarafından geliştirilen ve 1980 yılında ITU tarafından dünya çapında bir standart olarak kabul edilen No.7 işaretleşme sistemi kullanılmaktadır. No.7 sisteminin kullanılma amaçları: çağrı iletimi, dolaşım, hareketlilik yönetimi, ön ödemeli kullanım ve abone kimliklendirmesidir. Tümüyle IP tabanlı bir yapıya sahip olan gelişmiş sürümlerde ise No.7 işaretleşme sisteminin yerini SIP, SCTP, SIGTRAN gibi yeni nesil IP tabanlı işaretleşme protokolleri almaktadır ve ayrı bir işaretleşme şebekesine ihtiyaç kalmamaktadır.

CDMA2000’e Geçiş Senaryoları

CDMA2000 telsiz arayüzü çeşitli çerkirdek şebekelerle birlikte kullanılabilmektedir. IS-41 standardına dayalı çekirdek şebekeler, IP tabanlı çekirdek şebekeler ve GSM tabanlı çekirdek şebekeler CDMA2000 telsiz erişim şebekesi ile bağlantılandırılarak kullanılabilmektedir. Böylece mevcut şebeke birimleri ve terminal cihazları kullanılmaya devam edilerek yatırım maliyetleri azaltılabilmekte ve yeni terminal cihazları kullanılarak CDMA2000’in sağladığı yüksek veri hızlarından faydalanılabilmektedir. Örneğin 2G cdmaOne şebekesi, BTS’ye eklenen CDMA2000 1X kanal kartı, BTS, BSC ve MSC’de yapılan yazılım güncelleştirmeleri ve, şebekeye eklenen bir PDSN ile CDMA200 1X’e yükseltilebilmektedir. CDMA2000 1X ve CDMA2000 1XEV-DO, GSM işletmecileri için de bir 3G çözümü olarak kullanılabilir. Qualcom şirketi tarafından geliştirilmiş olan CDMA2000 1X’e yükseltilmiş GSM şebekesi, GSM1X olarak adlandırılmaktadır. Halen test aşamasında olan ve GSM1X olarak adlandırılan sistemin testlerinden birinin de Qualcom ve Ericsson şirketleri tarafından Güney Afrika Cumhuriyeti’nde gerçekleştirileceği açıklanmıştır. GSM1X’te GSM tabanlı çekirdek şebeke ile mevcut veya ilave frekans bantlarında çalışan CDMA2000 1X telsiz erişim şebekesi bir araya getirilmektedir. GSM telsiz erişim şebekesinin yanı sıra CDMA2000 telsiz erişim şebekesinin kurularak GSM1X Mobil Anahtarlama Düğümü (Mobile Switching Node, MSN) vasıtasıyla GSM GMSC’ye, PDSN vasıtasıyla da internet şebekelerine bağlanması gerekmektedir.

GSM1X şebekesi dört ana bileşenden oluşmaktadır:

• Mevcut yatırımların kullanılmasını sağlayan standart bir GSM çekirdekşebekesi,
• CDMA2000’in sektör başına 1,25 MHz kanalı üzerinden 35 çağrı yapabilme kapasitesini, CDMA2000 1X ile 307 Kb/s, CDMA2000 1XEVDO ile 2.4 Mb/s azami veri indirme hızı sağlayan standart bir CDMA2000 telsiz erişim şebekesi.
• Hem GSM hem de CDMA2000 telsiz erişim şebekesinden hizmet alabilen standart SIM-takılabilen CDMA2000 terminal cihazları,
• Hem telsiz erişim şebekesiyle hem de değişikliğe uğramamış çekirdek şebekeyle bağlantı halinde olan MSN.

GSM1X, şebeke yakınsaması kavramını yeni bir boyuta taşımaktadır. GSM’nin zengin özellikli hizmet ve uygulamalarını CDMA2000’in frekans verimliliği ile birleştirmektedir. GSM1X ile GSM işletmecisinin çekirdek şebeke yatırımı korunmakta ve GSM üzerinden verilebilen hizmetler muhafaza edilirken CDMA2000 telsiz erişim şebekesinin sağladığı veri hızları erişilebilir hale gelmektedir.

CDMA2000 telsiz erişim şebekesinin eklenmesi ile mevcut spektrumun (800, 900, 1800, 1900 and 2100 MHz) verimliliği artırılarak işletmecinin ses ve veri kapasitesi yükseltilmektedir. GSM1X’in; CDMA2000 1X ile 307 Kb/s, CDMA2000 1XEV-DO ile 2,4 Mb/s’ye çıkan veri hızı, GSM işletmecilerinin maliyet etkin bir şekilde yeni nesil hizmetleri sunmalarına imkan sağlamaktadır. Sağlamlığı teyit edilmiş GSM çekirdek şebekesi kullanılarak ve GSM1X’in gelişkin kapasitesi sayesinde ses ve veri hizmetleri eş zamanlı olarak sunulabilir hale gelecektir.

Hayata geçirilmesi halinde GSM1X’te, CDMA SIM kartlı standart CDMA2000 terminal cihazlarının GSM SIM kartlarını kabul etmesini sağlamak amacıyla yapılan yazılım güncellemesi ile kullanılabilecektir. Kullanıcıların ihtiyaçlarına göre çift modlu ve tek modlu terminal cihazlarının üretilmesi düşünülmektedir. Böylece kullanıcılar çift modlu bir terminal cihazı ile GSM ve CDMA2000 şebekelerinden hizmet alabileceklerdir. Ancak günümüzde GSM-CDMA2000 çift modlu terminal cihazı pazarda ticari olarak yaygın şekilde bulunmamaktadır.

GSM1X’in diğer avantajları aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

• GSM’nin 3GPP tarafından tanımlanmış özellikleri ve hizmetleri korunmaktadır,
• CDMA2000 terminal cihazları üzerinden GSM’nin hizmet dağıtım modeli muhafaza edilmektedir,
• GSM dolaşım anlaşmaları GSM1X aboneleri için de geçerli olmaktadır,
• GSM ve CDMA şebekeleri arasında küresel dolaşım sağlanmaktadır, GSM1X sisteminin GSM işletmecilerine maliyeti ile ilgili olarak bir danışmanlık şirketi tarafından Almanya için yapılan mali analiz çalışmasında; Almanya’da UMTS spektrumu tahsis edilerek yetkilendirilmiş bir GSM işletmecisinin WCDMA yerine 20.000 BTS’den oluşan ulusal çapta bir CDMA2000 1XEV-DO şebekesi kurması halinde 10 yıllık bir süre zarfında toplam 10 milyar Avro yatırım maliyeti ile karşı karşıya kalacağı tahmin edilmektedir. Söz konusu yatırım maliyeti abone başına 424 Avro olarak da ifade edilmektedir. Ne var ki, günümüzde GSM üzerine kurulu bir CDMA2000 şebekesi ticari olarak faaliyet göstermemektedir.

Sunulan Hizmet ve Uygulamalar

CDMA2000 1X; EDGE ve GPRS gibi 2,5 G hizmetlerini sunabilmekteyken ITU tarafından IMT2000 teknolojisi olarak kabul edilen CDMA2000 1XEV-DO, desteklediği veri hızı sayesinde temel haberleşme hizmetleri ile akan görüntü uygulamaları ve elektronik ticaret işlemleri gibi sabit haberleşme hizmetlerini mobil ortama taşımaktadır. İşletmeciler 2G ve 2,5 G hizmetlerini daha düşük maliyetlerle sunabilmekte, yeni nesil veri-yoğun hizmetler, telsiz internet hizmetleri ve konumlandırma hizmetlerini hizmet yelpazelerine ekleyebilmektedirler. Verilen diğer hizmetler aşağıda sıralanmaktadır:

• Büyük eklentili e-posta iletimi
• Çoklu ortam mesajlaşma
• Sohbet
• Veri tabanı erişimi
• Çoklu ortam ve grafik içerikli internet tarama
• Büyük dosya nakli
• İntranet erişimi
• Ses ve görüntülü klip indirme
• Görüntülü konferans
• Gezinti için harita kullanımı
• Gerçek zamanlı trafik ve hava durumu uyarıları
• Hisse ticareti, e-para gibi m-ticaret uygulamaları