Cahit Bollu

Teknik Proje Yöneticisi

LTE ve Ses Etkisi

 

3GPP’nin getirdiği standartlar neticesinde “Voice over LTE” olarak ortaya çıkan LTE üzerinden ses hizmetinin verilmesi başlangıçta iki temel yöntem ile sağlanmaktadır. Bunlardan ilki IMS-based Voice over IP (VoIP) ve Circuit Switched Fall Back (CSFB) kullanımıdır. İkinci yöntem ise Single Radio Voice Call Continuity (SR-VCC)’dir. Bu iki yöntemi en basit haliyle açıklamaya çalışacağım.

 

LTE, Türkiye’de çoğumuzun hayatına 4,5 G olarak girdi. Aslında teknik olarak gerçekleşen değişiklik, baz istasyonlarında kullanılan anten teknolojisinin geliştirilerek yenilenmesinden başka bir şey değil. Daha hızlı ve daha fazla band genişliğinde hizmet verebilen antenlerin baz istasyonlarına eklenmesi sayesinde cep telefonlarımız artık LTE ya da 4G olarak hizmet alabiliyor. Telefonlarımızın ekranının üst kısmında operatörden operatöre değişiklik gösteren LTE ya da 4G ibaresini görüyorsanız 4,5 G’ye entegrasyonunuz tamam demektir. Ancak bu durum henüz VoLTE hizmeti aldığınız anlamına gelmiyor. Başka bir ifadeyle LTE hizmeti alan bir cep telefonu aslında sadece data hizmetini LTE üzerinden yani baz istasyonlarındaki LTE antenlerinden alıyor anlamına gelmektedir. Bu ifadeyi biraz daha açalım.

 

Cep telefonumuzda LTE ya da 4G’yi gördüğümüzde bir internet sayfası açtığımızda ya da Facebook, Instagram vs. tarzında bir uygulamayı kullandığımızda LTE’nin getirdiği hız ve hizmet kalitesinden yararlanmış oluyoruz. Ancak cep telefonumuzdan başka bir cep telefonunu ya da sabit bir numarayı aradığımızda sizce yine LTE üzerinden hizmet alıyor muyuz? Bu sorunun cevabı evet olsaydı; aldığınız hizmet bir VoLTE hizmeti olarak adlandırılacaktı. Yani LTE ya da 4G üzerinden ses hizmeti. Sorunun cevabı hayır olsaydı VoLTE hizmeti almadığımız yani LTE’nin data avantajlarından yararlanırken ses hizmetini kullanamıyor olacaktık.

 

VoLTE’nin teknik yönüne daha detaylı bakmadan önce Türkiye’deki mevcut durumdan bahsetmek isterim. Halihazırda üç büyük operatörümüz baz istasyonlarına LTE antenlerini hızla kurarken LTE kapsama alanı da aynı oranda hızla artmaktadır. Örneğin İstanbul’da kullanıcıların çoğunluğunun LTE kapsama alanında olduğunu söyleyebiliriz. Diğer şehirlerimizde de LTE kapsama alanının giderek geliştiğini görüyoruz. Bu sayede cep telefonlarımızdan çok daha hızlı internete erişim imkanı buluyoruz. Ancak VoLTE hizmeti henüz kullanıma açılmış değil. Yani telefonunuzda LTE ya da 4G görüyorsanız bile data hizmetinizi LTE üzerinden alıyorsunuz ancak ses hizmetinizi henüz alamıyorsunuz. Bazılarınız itiraz edebilir. Ancak teknik olarak VoLTE hizmeti henüz verilmeye başlanmadı. Bunu anlamak için bir cep telefonunu ya da sabit numarayı aradığınız sırada kulağınıza götürmeyip ekranını takip ederseniz LTE ya da 4G ibaresinin 3G ya da 2G olarak değişeceğini göreceksiniz. İşte bu değişiklik aslında sizin telefonunuza yansıyana kadar operatörünüzün alt yapı sistemlerinde gerçekleşen bir dizi otomatik işlem sayesinde oluyor. Ve siz aslında farkında olmadan LTE kapsamasından çıkarılarak 3G ya da 2G kapsamasında bir baz istasyonundan hizmet almaya başlıyorsunuz. Sesli görüşmeniz bittiğinde ise operatörünüzün alt yapı sistemleri otomatik olarak tekrardan sizi LTE kapsamasına dahil ederek yeniden hızlı bir data hizmeti almanızı sağlıyor. İşte burada bahsi geçen işlemleri biz Circuit-Switched Fallback – CSFB olarak adlandırıyoruz. Yazımın en başında belirttiğim CSFB’in en özet ve basite indirgenmiş halde anlatımını şöyle özetleyebilirim: Hali hazırda LTE kapsama alanında olan ve LTE hizmeti alan bir abone data hizmetini LTE sayesinde hızlı bir şekilde alırken ses araması yaptığında LTE kapsama hizmetinden çıkarılarak 3G ya da 2G kapsama hizmetine alınır. Sesli görüşme sona erdiğinde ise tekrar LTE kapsama hizmetine dahil edilir. Bu işleme CSFB diyoruz. Eğer CSFB yöntemi olmasaydı, VoLTE hizmetini aktif hale getirmeden LTE’nin hızlı data hizmetlerinden yararlanamayacaktık. Başka bir deyişle; operatörler VoLTE’ye hazırlanırken aboneleri LTE hizmetlerini kullanmaya başlayamayacaktı.

 

Yakın gelecekte ülkemizde de VoLTE hizmeti almaya başlayacağız. Operatörler hazır olduğunda ve cep telefonlarımız da hazır hale geldiğinde data hizmetinde yaşadığımız gelişmeyi ses hizmetinde de hissedeceğiz. Şimdi VoLTE hizmetini almaya başladığımızı kabul edelim. Yani artık hem data hem de ses hizmetimiz sadece LTE antenleri sayesinde alıyoruz. Ancak yukarıda bahsettiğim üzere LTE antenlerinin yani kapsama alnının genişlemesi zaman alıyor. İstanbul’da neredeyse tüm bölgelerde LTE kapsama alanı varken diğer şehirler henüz bu seviyeye ulaşmış değil. Farzedelim seyahat halindeyiz. Aynı zamanda telefonumuzla LTE kapsamasındayken bir sesli arama başlatmıştık. Peki LTE kapsaması olmayan bir bölgeden geçersek ne olur? Telefonumuz kesilecek mi? Ya da sesli arama değil de bir video izliyoruz. Video görüntüsü kesilecek mi? Cevabımız şükürler olsun ki hayır. Yazımın başında bahsettiğim ikinci yöntem SR-VCC işte burada imdadımıza yetişiyor. Yani biz LTE ses ya da data hizmeti aldığımız bir anda LTE kapsama alanından çıktığımızda operatörümüzün altyapı sistemleri otomatik olarak bizi 3G ya da 2G kapsamasına geçirerek aldığımız hizmetin devam etmesini sağlıyor.

 

Genel çerçevede ya da abone açısından baktığımızda CSFB’te ve SR-VCC’de olan şey aldığımız hizmetin LTE’den 3G ya da 2G’ye değişmesi gibi görünüyor. Ancak operatör açısından baktığımızda işler o kadar kolay değil. Operatör açısından baktığımızda henüz VoLTE hizmeti almayan bir abone LTE hizmeti alıyorsa LTE’den 3/2G’ye geçiş (CSFB) sadece ses hizmeti talep edildiğinde ve hizmet verilmeye başlamadan hemen önce gerçekleşiyor. Ve ses hizmeti sona erdiğinde 3/2G’den LTE’ye geri dönüş gerçekleştiriliyor. Yine operatör açısından baktığımızda VoLTE hizmeti almaya başlayan aboneler için LTE’den 3/2G’ye geçiş kapsama alanları değiştiğinde; hem ses hem de data hizmeti için gerçekleşiyor. Başka bir deyişle sadece LTE hizmeti alan bir abone LTE kapsamasında olmaya devam etse de etmese de ses araması yaptığında CSFB gerçekleşiyor. SR-VCC ise sadece VoLTE’nin hizmetinin verildiği ve LTE kapsama alanı olmayan bir bölgede hizmet devamlılığı gerektiğinde gerçekleşiyor.

 

VOLTE ve Merkezi IMS Fonksiyonları

IP Multimedia Subsytem (IMS) olarak bildiğimiz haberleşme teknolojisini bir standartlar bütünü olarak tanımlayabiliriz. IMS’ten önceki haberleşme sistemlerinde yaşanan problemlerin başında farklı firmaların geliştirdiği ürünlerin uyum sorunları geliyordu. Bu ve benzeri problemleri en aza indirme amacıyla bağımsız uluslararası haberleşme araştırma gurupları, aynı işlevi gören ürünlerin firmadan firmaya değişiklik göstermesini engelleyecek şekilde bir standartlar bütünü olan IMS’i ortaya koydu. Ancak şunu da belirtmeliyim ki teknolojinin gelişimi sürdükçe IMS’in de gelişimi sürmektedir. Yani belirli aralıklarla IMS’in yeni versiyonları yayınlanmakta; üretici firmalar da ürünlerini son IMS versiyonuna uyumlu olarak geliştirmektedirler.

IMS bir standartlar bütünü olduğu için bu standartların bağladığı bir çok haberleşme ekipmanını IMS ekipmanı olarak tanımlayabiliriz. Bu anlamda IMS konusu derya deniz diyebileceğimiz kadar geniş bir alanı ifade etmektedir. Ancak haberleşme sektöründe çalışanların IMS dendiğinde ilk olarak aklına gelen; bir takım ana ekipmanlar olduğunu söyleyebiliriz. Bunların başında, IMS Core olarak bilinen IMS merkezi fonksiyonları: Call Session Control Function(CSCF) gelmektedir. Ben IMS Core’u en basit şekilde analtırken bir hükümet konağı (kaymakamlık, valilik) örneğini veririm. Devlet dairesini IMS Core olarak düşünelim. Devlet dairesinde bulunan nüfus müdürlüğünde işi olan bir vatandaşı da bir Session Initiation Protokol (SIP) mesajı olarak düşünelim.

Vatandaş hükümet konağına geldiğinde binaya girişte ilk karşılaştığı kişi güvenlik personeli ya da polistir. Yani vatandaşın giriş yapabilmesi için güvenlik kontrolünden başarılı bir şekilde geçmesi gerekmektedir. IMS Core’un güvenlik personeli Proxy CSCF (PCSCF)’tir. IMS Core’a giriş yapmak isteyen bir SIP (sinyalleşme) mesajını güvenlik kontrolüne sokar. Başka bir ifade ile PCSCF, IMS Core’a giriş noktasıdır. Ve PCSCF gelen vatandaşın çantasını boşaltarak (SIP (de)compression) kontrol eder. Kimlik kontrolü (IMS AKA / TLS integrity-confidentiality check) yapar. Bunun yanında vatandaşa gideceği yeri tarif eder(Allocation of media flows). Eğer vatandaşın işi acil ise bu konuda yardımcı olur (Emergency Call Identification).

Vatandaş ilk güvenlik kontrolünden geçtikten sonra aldığı ilk yardımlar neticesinde aradığı nüfus müdürlüğü birimini sormak için danışmaya yönelir. Danışmanın görevi gelen vatandaşı (SIP mesajını) yönlendirmektir (SIP message routing). İşte bu yönlendirme işini yapan danışman Interrogating CSCF (ICSCF)’tir. ICSCF gelen SIP mesajını gerekli birime yönlendirir. Örneğin Nüfus’ta işi olanı nüfus müdürlüğüne, su işlerinde işi olanı su işlerine yönlendirir.

Nereden hizmet alacağını öğrenen vatandaş ilgili birime giderek oradan hizmet alır. IMS Core’da SIP mesajına hizmet veren birim Serving CSCF (SCSCF)’tir. Asıl işi yapan SCSCF’tir diyebiliriz. Çünkü hizmetlerden haberdar (SIP registrar) olan ve buna göre hizmet eden SCSCF’tir. IMS ile ilgili sicil/kayıt (registration) işlerini yürütür. Örneğin kayıt işlemi yapacağı zaman hizmet alacak vatandaşın bilgilerinin bulunduğu dosyaları dolaptan (Downloading IMS User Profiles from HSS) indirir. Ayrıca PSCSF’in yaptığı ilk güvenlik kontrolünün daha detaylısını (IMS Authentication) gerçekleştirir. Bunlara ilave olarak örneğin Nüfus müdürlüğünden hizmet alan bir vatandaşın ilgili işlemleri vatandaş adına muhtarlıklara bildirilir. SCSCF de benzer şekilde IMS ile ilgili kayıt işlerini SIP kullanıcısı (client) adına gerçekleştirir (3rd Registration to Application Servers – AS). Bu kayıt işlemlerine örnek olarak MSISDN, GCID, ICID, SGSN ID bilgilerinin uygulama sunucularına (AS) dağıtılmasını düşünebiliriz. Ayrıca uygulama sunucularından verilecek hizmetleri de kontrol eder. Bununla birlikte URI Translation dediğimiz SIP URI’ın TEL URI’a dönüştürülmesini de sağlar. Ve SCSCF son olarak SIP kullanıcısını gerekli hallerde başka birimlere de yönlendirebilir. Örneğin bir vatandaşın nüfus müdürlüğüne gidip oradan başka bir birime yönlendirilmesi gibi.

IMS Core’un yani IMS merkezi fonksiyonları PCSCF, ICSCF ve SCSCF’i en basit haliyle heralde böyle anlatabilirdim. Başlıkta VoLTE ve Merkezi IMS fonksiyonları dediğimiz için VoLTE ile ne alakası var kısaca ona da bakalım. IMS standartlarını oluşturan guruplar benzer şekilde Voice over LTE için de standartlar oluşturmaktalar. İşte bu standartların en önemlisi merkezde IMS Core’u zorunlu hale getirmesidir. IMS olmayan bir VoLTE düşünülemez. Eğer VoLTE hizmeti alıyorsanız biliniz ki cep telefonunuzdan çıkan SIP paketleri PCSCF, ICSCF ve SCSCF ile münasebette bulunacaklardır.

5126-fig_2d00_11

( Foto ref: http://lteuniversity.com/get_trained/expert_opinion1/b/lpatterson/archive/2013/06/12/cscf-in-volte-the-p-cscf-part-1-of-4.aspx )