সরাসরি পর্বে যান
পর্ব ৫১ · ৬২-এর মধ্যে · মডিউল ৯

মোবাইল নেটওয়ার্ক — 2G থেকে 5G, cell আর handover

Mobile Networks — Cells and Frequency Reuse, GSM to 5G Architecture, Handover, IP Mobility with GTP, SIM and AKA Security

Taught in Bangla, this lesson explains mobile networks: cells, frequency reuse and clusters, the evolution from 1G and GSM to WCDMA, 4G LTE with eNodeB and EPC, 5G NR with gNB, a service-based core, mmWave and network slicing, idle mode, paging, handover decisions with RSRP, hysteresis and time-to-trigger, roaming, IP mobility with GTP versus Mobile IP, CGNAT and IPv6, and SIM and AKA security.

এই পর্বে যা শিখবেন

  • Cell, frequency reuse, cluster size আর reuse distance — প্রমাণ আর পরীক্ষার অঙ্কসহ; cell splitting আর sectoring-এ capacity কতটা বাড়ে
  • GSM, UMTS, LTE আর 5G-র গঠন: কোন যন্ত্র কী করে (BTS থেকে gNB, MSC থেকে AMF/SMF/UPF)
  • LTE-র resource block থেকে peak rate-এর আনুমানিক হিসাব, আর বাস্তব গতি কেন অনেক কম
  • Attach, idle, paging আর handover — ধাপে ধাপে; RSRP, hysteresis আর time-to-trigger দিয়ে সিদ্ধান্ত
  • মোবাইলে IP: CGNAT, IPv6, GTP anchoring বনাম Mobile IP; SIM, AKA, SUCI আর spectrum — বাংলাদেশের প্রেক্ষাপটসহ

১ · Cell-এর ধারণা — মোবাইল টাওয়ার, frequency reuse আর cluster

ছাদে বা মাঠের পাশে যে মোবাইল টাওয়ার দেখেন, তার মাথায় কয়েকটি চ্যাপ্টা antenna, প্রতিটি একেক দিকে মুখ করে। টাওয়ারের radio যন্ত্রকে বলে base station; সে চারপাশের যে ছোট এলাকা সামলায়, তার নাম cell. পুরো নেটওয়ার্ক এমন হাজারো cell-এর জোড়া — তাই নাম “cellular network”.

একটি বিশাল টাওয়ারে পুরো শহর কেন নয়? কারণ spectrum সীমিত। পর্ব ০৮-এ দেখেছেন, একটি band-কে FDMA বা TDMA দিয়ে ভাগ করলে নির্দিষ্টসংখ্যক চ্যানেল মেলে। ধরুন অপারেটরের আছে ৬৬০টি চ্যানেল — পুরো ঢাকায় একটি টাওয়ার থাকলে একসাথে মাত্র ৬৬০ জন কথা বলতে পারতেন! সমাধান হলো frequency reuse: কম শক্তির অনেক ছোট cell বানানো, আর একই frequency যথেষ্ট দূরের cell-এ আবার ব্যবহার করা। দূরত্বের কারণে (পর্ব ০৮-এর path loss) এক cell-এর সংকেত দূরের সেই cell-এ এত দুর্বল হয়ে পৌঁছায় যে interference খুব সামান্যই হয়।

ঢাকার স্কুলগুলোর রোল নম্বর ভাবুন। প্রতিটি ক্লাসে রোল ১ থেকে ৬০ — হাজারো স্কুলে একই নম্বর বারবার ব্যবহার হচ্ছে, কোনো গোলমাল নেই, কারণ দুটি “রোল ৭” কখনো একই ঘরে ডাকা হয় না। কিন্তু পাশাপাশি দুটি ক্লাসের দেয়াল পাতলা হলে এক ঘরের “রোল ৭!” ডাক পাশের ঘরেও শোনা যায়। তাই নিয়ম: পাশের ঘরে আলাদা নম্বর-সেট, আর একই নম্বর-সেট শুধু অনেক দূরের ঘরে। মোবাইল নেটওয়ার্কের frequency পরিকল্পনা ঠিক এটাই — frequency হলো রোল নম্বর, cell হলো ক্লাসঘর।

Hexagon, cluster আর N = i² + ij + j²

পাঠ্যবইয়ে cell আঁকা হয় ষড়ভুজ (hexagon) দিয়ে — বৃত্তের কাছাকাছি, কিন্তু ফাঁক ছাড়া পুরো সমতল ঢেকে দেয়। মোট চ্যানেলকে N ভাগে ভাগ করে পাশাপাশি N-টি cell-কে আলাদা ভাগ দেওয়া হয়; এই N-টি cell-এর দলকে বলে cluster, আর N হলো cluster size বা reuse factor. Cluster-টি তারপর গোটা এলাকায় বারবার বসানো হয়।

কিন্তু যেকোনো N দিয়ে হেক্সাগন সাজানো যায় না। একই চ্যানেল-ভাগের নিকটতম cell খুঁজতে নিয়ম: একটি cell থেকে কোনো এক দিকে i-টি cell পেরোন, তারপর ৬০° ঘুরে আরও j-টি cell. দুই পাশের হেক্সাগনের কেন্দ্রের দূরত্ব √3·R (R = cell-এর ব্যাসার্ধ, কেন্দ্র থেকে কোণ পর্যন্ত)। দুটি ধাপের মাঝের কোণ ১২০°, তাই cosine সূত্রে:

D² = 3R²(i² + j² − 2ij·cos 120°) = 3R²(i² + ij + j²)

একই চ্যানেলের cell-গুলোর কেন্দ্রও একটি বড় ষড়ভুজ-জালি বানায়, যার ফাঁক D. এমন জালির প্রতি বিন্দুর ভাগের ক্ষেত্রফল দূরত্বের বর্গের সমানুপাতিক, তাই একটি বড় “ঘর”-এ ছোট cell-এর সংখ্যা N = D² ÷ (√3R)² = i² + ij + j². দুটি ফল একসাথে:

N = i² + ij + j²   ·   Q = D/R = √(3N)

Q-কে বলে co-channel reuse ratio. যাচাই করা উদাহরণ: (i, j) = (১, ১) হলে N = ৩, Q = ৩; (২, ০) হলে N = ৪, Q = √১২ ≈ ৩.৪৬; (২, ১) হলে N = ৭, Q = √২১ ≈ ৪.৫৮; (২, ২) হলে N = ১২, Q = ৬. N = ৫ বা ৬ কখনো আসে না — কোনো পূর্ণসংখ্যা জোড়া থেকে এই মান হয় না। R = ২ km, N = ৭ হলে একই চ্যানেলের পরের cell D = ২ × ৪.৫৮ ≈ ৯.১৭ km দূরে।

প্রমাণ — S/I কেন N-এর ওপর নির্ভর করে

Cell-এর কিনারায় থাকা একটি ফোন নিজের base station থেকে দূরত্ব R-এ। Path loss exponent n হলে (খোলা মাঠে ২, শহরে সাধারণত ৩–৪) পাওয়া শক্তি S ∝ R−n. চারপাশের প্রথম সারিতে একই চ্যানেলের ৬টি cell; প্রত্যেকটি মোটামুটি D দূরে, তাই মোট interference I ≈ ৬·D−n. অনুপাত:

S/I = R−n ÷ (৬·D−n) = (D/R)n ÷ ৬ = (√(3N))n ÷ ৬

যাচাই করা অঙ্ক: N = ৭, n = ৪: (√২১)৪ = ৪৪১, ৪৪১ ÷ ৬ = ৭৩.৫, ১০ log১০ ৭৩.৫ ≈ ১৮.৭ dB. উল্টো প্রশ্ন — কমপক্ষে ১৮ dB দরকার হলে সবচেয়ে ছোট N কত? (D/R)৪ ≥ ৬ × ১০১.৮ ≈ ৩৭৮.৬, তাই D/R ≥ ৪.৪১১, N ≥ ৪.৪১১² ÷ ৩ ≈ ৬.৪৯. বৈধ N-এর মধ্যে পরেরটি ৭. এই মডেল সরল (সব interferer ঠিক D দূরে, noise নেই); বাস্তবে কিছুটা খারাপ, তাই নকশায় বাড়তি নিরাপত্তা রাখা হয়।

নিচের calculator পুরো ছবিটি একসাথে দেখায় — বৈধ N, D/R, প্রতি cell-এ চ্যানেল, আর sectoring ও cell splitting-এর প্রভাব। মোট spectrum ৩৩ MHz, প্রতিটি চ্যানেল প্রতি দিকে ২৫ kHz (তাই এক জোড়া = ৫০ kHz) — একটি প্রচলিত পাঠ্যবই-উদাহরণের মান।

// Cellular planning: cluster size N, reuse ratio D/R, S/I, channels per cell.
const n = 4;                         // path-loss exponent (urban textbook value)
const SIR = (N, interferers) =>      // simple model: S/I = (D/R)^n / interferers
  10 * Math.log10(Math.pow(Math.sqrt(3 * N), n) / interferers);
const spectrum = 33e6, chSimplex = 25e3;        // 33 MHz total, 25 kHz each way
const duplexCh = Math.floor(spectrum / (2 * chSimplex));
console.log("total duplex channels = " + duplexCh);
const rows = new Map();                          // N -> [i, j]
for (let i = 1; i <= 3; i++) for (let j = 0; j <= i; j++) {
  const N = i * i + i * j + j * j;
  if (N <= 13 && !rows.has(N)) rows.set(N, [i, j]);
}
console.log(" i j   N   D/R  ch/cell  S/I omni  S/I 3 sectors");
for (const N of [...rows.keys()].sort((a, b) => a - b)) {
  const [i, j] = rows.get(N);
  console.log(` ${i} ${j}  ${String(N).padStart(2)}  ${Math.sqrt(3 * N).toFixed(2)}` +
    `  ${String(Math.floor(duplexCh / N)).padStart(4)}    ${SIR(N, 6).toFixed(1).padStart(5)} dB` +
    `   ${SIR(N, 2).toFixed(1).padStart(5)} dB`);
}
// Smallest D/R and N meeting a required S/I of 18 dB with 6 interferers
const need = 18, Q = Math.pow(6 * Math.pow(10, need / 10), 1 / n);
console.log(`need S/I >= ${need} dB -> D/R >= ${Q.toFixed(3)} -> N >= ${(Q * Q / 3).toFixed(2)}`);
const c7 = Math.floor(duplexCh / 7), c4 = Math.floor(duplexCh / 4);
console.log(`3 sectors let N drop 7 -> 4: ch/cell ${c7} -> ${c4} (x${(c4 / c7).toFixed(2)})`);
// Cell splitting: a 100 km2 town, hexagon area = 2.598 R^2, N = 7
for (const R of [2, 1]) {
  const cells = Math.ceil(100 / (1.5 * Math.sqrt(3) * R * R));
  console.log(`R = ${R} km: ${cells} cells x ${c7} ch = ${cells * c7} calls at once`);
}

আউটপুট:

total duplex channels = 660
 i j   N   D/R  ch/cell  S/I omni  S/I 3 sectors
 1 0   1  1.73   660      1.8 dB     6.5 dB
 1 1   3  3.00   220     11.3 dB    16.1 dB
 2 0   4  3.46   165     13.8 dB    18.6 dB
 2 1   7  4.58    94     18.7 dB    23.4 dB
 3 0   9  5.20    73     20.8 dB    25.6 dB
 2 2  12  6.00    55     23.3 dB    28.1 dB
 3 1  13  6.24    50     24.0 dB    28.8 dB
need S/I >= 18 dB -> D/R >= 4.411 -> N >= 6.49
3 sectors let N drop 7 -> 4: ch/cell 94 -> 165 (x1.76)
R = 2 km: 10 cells x 94 ch = 940 calls at once
R = 1 km: 39 cells x 94 ch = 3666 calls at once

পড়ুন এভাবে: ৩৩ MHz ÷ ৫০ kHz = ৬৬০টি duplex চ্যানেল। N যত বড়, প্রতি cell-এ চ্যানেল তত কম (N = ৪-এ ১৬৫, N = ৭-এ ৯৪, N = ১২-এ ৫৫), কিন্তু S/I তত ভালো (১৩.৮ → ১৮.৭ → ২৩.৩ dB). এটিই মূল trade-off: capacity বনাম মান. ১৮ dB-র শর্তে omni antenna-য় N = ৭ লাগে (N ≥ ৬.৪৯)। তিনটি ১২০° sector-এ একটি antenna ৬টির মধ্যে মোটামুটি ২টি interferer-এর দিকেই “তাকায়”, তাই S/I প্রায় ৪.৮ dB (১০ log ৩) বাড়ে। এতে N = ৪-ও ১৮ dB পেরোয় (১৮.৬ dB), আর প্রতি cell-এ চ্যানেল ৯৪ থেকে ১৬৫ — প্রায় ১.৭৬ গুণ. শেষ দুই লাইন cell splitting: ১০০ km² শহরে R = ২ km থেকে ১ km করলে cell ১০ থেকে ৩৯টি, আর একসাথে কথা বলা যায় ৯৪০ থেকে ৩,৬৬৬টি — প্রায় চার গুণ, কারণ ক্ষেত্রফল R²-এর সমানুপাতিক। N = ১ সারিটিও লক্ষ করুন: S/I মাত্র ১.৮ dB — 2G-তে অচল, কিন্তু CDMA আর LTE এমন “reuse 1” নিয়েই চলে, কারণ তাদের কৌশল আলাদা (অংশ ২–৩)।

বিনামূল্যে কিছু নয়: Sectoring-এ চ্যানেল তিন ভাগ হয়, তাই প্রতিটি ভাগে ভিড় সামলানোর দক্ষতা (trunking efficiency) কিছুটা কমে আর sector থেকে sector-এ বাড়তি handover হয়। Cell splitting-এ বাড়তি টাওয়ার, বিদ্যুৎ আর backhaul লাগে, আর চলন্ত ফোনের handover বাড়ে।

২ · 1G থেকে 3G — analog, GSM আর WCDMA

1G — analog কণ্ঠ

প্রথম প্রজন্ম ছিল analog: কণ্ঠস্বর FM-এ modulate করে প্রতিটি কলকে আলাদা frequency-চ্যানেল (FDMA). যুক্তরাষ্ট্রের AMPS-এ (মোটামুটি ১৯৮৩ থেকে) প্রতিটি চ্যানেল ৩০ kHz; ইউরোপ আর জাপানের ব্যবস্থা ছিল আলাদা, একে অপরের সাথে অচল। Encryption ছিল না — scanner radio-তেই কথা শোনা যেত — আর ফোনের পরিচয় নকল করে অন্যের খরচে কল (cloning) ছিল বড় সমস্যা। এই দুই দুর্বলতাই 2G-কে digital আর authentication-কেন্দ্রিক করেছে।

2G — GSM: TDMA + FDMA, SIM আর SMS

GSM ইউরোপের যৌথ standard, ১৯৯১ সালে প্রথম বাণিজ্যিক নেটওয়ার্ক (ফিনল্যান্ডে)। এর রেডিও অংশ দুই স্তরে ভাগ: spectrum-কে ২০০ kHz চওড়া carrier-এ (FDMA), আর প্রতিটি carrier-কে সময়ে ৮টি timeslot-এ (TDMA). একটি timeslot প্রায় ৫৭৭ µs, ৮টি মিলে একটি TDMA frame ≈ ৪.৬১৫ ms; প্রতিটি কল প্রতি frame-এ একটি slot পায়। Uplink আর downlink আলাদা band-এ — FDD.

যাচাই করা হিসাব: মূল GSM-900 band-এ প্রতি দিকে ২৫ MHz (uplink ৮৯০–৯১৫, downlink ৯৩৫–৯৬০ MHz). ২৫ MHz ÷ ২০০ kHz = ১২৫, যার একটি কিনারার guard হিসেবে বাদ — ১২৪টি carrier. ১২৪ × ৮ = ৯৯২টি timeslot পুরো band-এ। N = ৪ হলে একটি cell পায় ৩১টি carrier, অর্থাৎ ২৪৮টি slot — এর কয়েকটি আবার নিয়ন্ত্রণ-চ্যানেলে যায়। এক অপারেটর পুরো band পায় না; তার ভাগের spectrum দিয়ে একই হিসাব।

GSM নেটওয়ার্কের গঠন

GSM architecture: radio access (BTS, BSC) and the circuit-switched core (MSC, HLR, VLR, AuC)

 Phone + SIM ))) BTS ──┐
 Phone + SIM ))) BTS ──┼── BSC ──┐                 ┌── HLR + AuC (subscriber, keys)
 Phone + SIM ))) BTS ──┘         ├── MSC / VLR ────┤
                    BTS ── BSC ──┘       │         └── other MSCs
                                         └── GMSC ── PSTN (landline network)
 GPRS packet data:  BSC ── SGSN ── GGSN ── Internet
ছবি ৫১.১ — BTS (টাওয়ারের radio), BSC (কয়েকটি BTS নিয়ন্ত্রণ করে, handover সামলায়), MSC (কল switch করে — circuit switching, পর্ব ০৪), HLR (গ্রাহকের স্থায়ী তথ্য), VLR (এই এলাকায় এখন কারা আছে), AuC (প্রতিটি SIM-এর গোপন চাবি)। GPRS-এর SGSN/GGSN পরে LTE-র S-GW/P-GW-এর পূর্বসূরি।

GSM-এর বড় উদ্ভাবন SIM কার্ড: গ্রাহকের পরিচয় (IMSI) আর একটি গোপন চাবি (Ki) একটি ছোট smart card-এ থাকে, ফোন যন্ত্রে নয়। SIM খুলে অন্য ফোনে ঢোকালে নম্বর আর account সেই ফোনে চলে যায় — এই আলাদা করাটাই GSM-কে ব্যবহারকারীর কাছে এত সহজ করেছিল। নেটওয়ার্ক একটি এলোমেলো চ্যালেঞ্জ পাঠায়, SIM Ki দিয়ে উত্তর হিসাব করে — Ki কখনো বাতাসে যায় না। দুর্বলতা: শুধু নেটওয়ার্ক ফোনকে যাচাই করে, ফোন নেটওয়ার্ককে নয় (অংশ ৮-এ এর পরিণতি)।

নিয়ন্ত্রণ-চ্যানেলের ফাঁকে ছোট বার্তা — SMS (সর্বোচ্চ ১৬০টি ৭-bit অক্ষর) — প্রায় বাড়তি সুবিধা হিসেবে এসে বিশাল ব্যবসা হয়ে ওঠে; OTP আর ব্যাংকের বার্তা আজও এই পথে আসে। ডেটার জন্য পরে GPRS (ফাঁকা timeslot packet switching-এ ভাগ করে) আর EDGE (8-PSK-এ প্রতি symbol-এ ৩ bit) — বাস্তবে কয়েক দশ থেকে কয়েকশো kbps; ফোনে “E” দেখলে যে ধীর ইন্টারনেট, সেটিই।

3G — UMTS আর WCDMA: সবাই একই frequency-তে

UMTS-এর radio অংশ WCDMA: ৫ MHz চওড়া carrier, আর সেখানে সব ব্যবহারকারী একসাথে, একই frequency-তে — আলাদা হয় শুধু code দিয়ে। পর্ব ০৮-এ CDMA আর Walsh code-এর অঙ্ক দেখেছেন: প্রতিটি bit-কে অনেকগুলো “chip”-এ ছড়িয়ে দেওয়া হয় (WCDMA-তে ৩.৮৪ Mcps), আর প্রাপক নিজের code দিয়ে গুণ করে শুধু নিজের সংকেত বের করে, বাকিদের সংকেত তার কাছে noise-এর মতো। তাই পাশের cell-ও একই frequency-তে — reuse factor ১। চাবি কঠোর power control: প্রতিটি ফোনের শক্তি সেকেন্ডে প্রায় ১,৫০০ বার সমন্বয় হয়, যাতে কাছের ফোন দূরেরটিকে ডুবিয়ে না দেয় (near-far সমস্যা)।

যন্ত্রের নাম: BTS-এর জায়গায় NodeB, BSC-র জায়গায় RNC. সব cell একই frequency-তে বলে ফোন একসাথে দুই-তিনটি NodeB-র সাথে যুক্ত থাকতে পারে — soft handover (অংশ ৫)। পরে HSPA/HSPA+ ভালো অবস্থায় কয়েক দশ Mbps পর্যন্ত দেয়।

৩ · 4G LTE — all-IP, eNodeB আর EPC

LTE (3GPP Release 8, প্রথম বাণিজ্যিক নেটওয়ার্ক ২০০৯ সালের শেষে) দুটি বড় সিদ্ধান্ত নেয়। এক, radio-তে CDMA ছেড়ে OFDMA — পর্ব ০৭-এর OFDM-এর subcarrier-গুলো ব্যবহারকারীদের মধ্যে ভাগ করে দেওয়া। দুই, core-এ circuit switching পুরোপুরি বাদ: সব কিছু, এমনকি কণ্ঠস্বরও, IP packet. Uplink-এ ফোন ব্যবহার করে SC-FDMA — OFDMA-র এমন রূপ যার সংকেতের শক্তি কম ওঠানামা করে (কম PAPR), ফলে ফোনের power amplifier কম শক্তিতে দক্ষভাবে চলে আর ব্যাটারি বাঁচে।

Resource grid — LTE-র মুদ্রা

LTE-তে subcarrier-এর ফাঁক ১৫ kHz. ১২টি subcarrier (১৮০ kHz) আর ০.৫ ms-এর একটি slot মিলে একটি resource block (RB). সাধারণ cyclic prefix-এ প্রতি slot-এ ৭টি OFDM symbol, ১ ms-এর subframe-এ ১৪টি; একটি subcarrier × একটি symbol হলো একটি resource element (RE), যা একটি QAM symbol বহন করে। Base station প্রতি ১ ms-এ ঠিক করে কোন ব্যবহারকারী কোন RB পাবে — যার সংকেত যে subcarrier-এ ভালো, তাকে সেখানে দেওয়া যায়। চ্যানেলের চওড়া অনুযায়ী RB-র সংখ্যা: ১.৪, ৩, ৫, ১০, ১৫, ২০ MHz-এ যথাক্রমে ৬, ১৫, ২৫, ৫০, ৭৫, ১০০টি।

Peak rate ≈ RB × ১৬৮ RE/ms × ১০০০ × (bit প্রতি RE) × layer × (১ − overhead)
// LTE downlink resource grid -> a rough PEAK-rate ESTIMATE (not an exact 3GPP TBS table).
const SC_PER_RB = 12, SCS_KHZ = 15;              // one resource block = 12 x 15 kHz = 180 kHz
const SYM_PER_MS = 14;                           // normal cyclic prefix: 2 slots x 7 symbols
const RE_PER_RB_MS = SC_PER_RB * SYM_PER_MS;     // resource elements per RB per 1 ms
const BW = [[1.4, 6], [3, 15], [5, 25], [10, 50], [15, 75], [20, 100]]; // MHz -> RBs
const BITS = { QPSK: 2, "16QAM": 4, "64QAM": 6, "256QAM": 8 };
const OVERHEAD = 0.25;                           // control, reference signals, coding (assumed)
const rate = (rb, bits, layers) =>               // Mbit/s
  rb * RE_PER_RB_MS * 1000 * bits * layers * (1 - OVERHEAD) / 1e6;
console.log(`RE per RB per ms = ${SC_PER_RB} x ${SYM_PER_MS} = ${RE_PER_RB_MS}`);
console.log("MHz   RBs   occupied  QPSK 1x  64QAM 2x2  256QAM 4x4   (Mbit/s, est.)");
for (const [mhz, rb] of BW) {
  const occ = (rb * SC_PER_RB * SCS_KHZ / 1000).toFixed(2).padStart(5);
  console.log(String(mhz).padEnd(5) + String(rb).padStart(4) + `  ${occ} MHz` +
    rate(rb, BITS.QPSK, 1).toFixed(1).padStart(9) +
    rate(rb, BITS["64QAM"], 2).toFixed(1).padStart(11) +
    rate(rb, BITS["256QAM"], 4).toFixed(1).padStart(12));
}
// Carrier aggregation example: 20 MHz + 10 MHz, 64QAM, 2x2
const ca = rate(100, 6, 2) + rate(50, 6, 2);
console.log(`20+10 MHz carrier aggregation, 64QAM 2x2: about ${ca.toFixed(1)} Mbit/s`);
// What one user really gets: a share of RBs, a lower modulation, fewer layers
const share = rate(100, BITS["16QAM"], 1) * 0.2;  // 20% of RBs, 16QAM, 1 layer
console.log(`one user, 20% of a 20 MHz cell, 16QAM, 1 layer: about ${share.toFixed(1)} Mbit/s`);

আউটপুট (আনুমানিক — overhead ২৫% ধরে নেওয়া):

RE per RB per ms = 12 x 14 = 168
MHz   RBs   occupied  QPSK 1x  64QAM 2x2  256QAM 4x4   (Mbit/s, est.)
1.4     6   1.08 MHz      1.5        9.1        24.2
3      15   2.70 MHz      3.8       22.7        60.5
5      25   4.50 MHz      6.3       37.8       100.8
10     50   9.00 MHz     12.6       75.6       201.6
15     75  13.50 MHz     18.9      113.4       302.4
20    100  18.00 MHz     25.2      151.2       403.2
20+10 MHz carrier aggregation, 64QAM 2x2: about 226.8 Mbit/s
one user, 20% of a 20 MHz cell, 16QAM, 1 layer: about 10.1 Mbit/s

পড়ুন এভাবে: একটি RB-তে প্রতি ms-এ ১২ × ১৪ = ১৬৮টি RE. ২০ MHz-এ ১০০টি RB আসলে দখল করে ১৮ MHz — বাকি ২ MHz (১০%) দুই কিনারার guard. ২০ MHz, 64-QAM, ২ × ২ MIMO (দুটি MIMO layer): ১০০ × ১৬৮ × ১০০০ × ৬ × ২ × ০.৭৫ = ১৫১.২ Mbps — LTE-র প্রচলিত “১৫০ Mbps” শ্রেণির সাথে মেলে। 256-QAM আর ৪ layer-এ ৪০৩.২ Mbps. ২০ + ১০ MHz carrier aggregation-এ দুটি carrier-এর যোগফল ২২৬.৮ Mbps. শেষ লাইনটিই বাস্তবের কাছাকাছি: ব্যস্ত cell-এ একজন হয়তো ২০% RB পান, দূরত্বের কারণে 16-QAM, এক layer — প্রায় ১০.১ Mbps. Peak rate হলো একা, টাওয়ারের পাশে, সেরা অবস্থার সংখ্যা। আসল 3GPP হিসাব transport block size-এর টেবিল দিয়ে হয় — এই কোড শুধু আনুমানিক মডেল।

EPC — LTE-র core নেটওয়ার্ক

LTE-তে radio অংশ সরল হয়েছে: আলাদা নিয়ন্ত্রক (RNC) নেই, base station eNodeB নিজেই radio-র সব সিদ্ধান্ত নেয়, আর পাশের eNodeB-র সাথে সরাসরি কথা বলে X2 interface-এ। Core-এর নাম EPC (Evolved Packet Core); এর মূল অংশগুলো:

MME

MME — নিয়ন্ত্রণের মস্তিষ্ক (control plane): attach, authentication, ফোন কোন এলাকায় আছে তার হিসাব, paging, handover-এ পথ বদলের নির্দেশ। ব্যবহারকারীর ডেটা MME দিয়ে যায় না।

signalling

S-GW

S-GW (Serving Gateway) — ডেটার পথে eNodeB-র পরের ধাপ; এক eNodeB থেকে আরেকটিতে গেলে স্থানীয় নোঙর। Idle ফোনের জন্য আসা packet জমিয়ে রেখে MME-কে জানায়।

user plane

P-GW

P-GW (PDN Gateway) — ইন্টারনেটের দিকে দরজা: ফোনকে IP ঠিকানা দেয়, নীতি আর বিলিংয়ের নিয়ম প্রয়োগ করে, আর ফোন যেখানেই যাক, তার IP-র স্থায়ী নোঙর (অংশ ৭)।

IP anchor

HSS

HSS — গ্রাহকের ডেটাবেস (GSM-এর HLR + AuC-এর উত্তরসূরি): কে গ্রাহক, কোন সেবা পাবেন, আর authentication-এর উপকরণ। নীতির নিয়ম আসে PCRF থেকে।

subscriber

Bearer আর GTP tunnel: ফোন থেকে P-GW পর্যন্ত একটি bearer হলো নির্দিষ্ট QoS-সহ একটি যৌক্তিক “পাইপ”। Attach-এর সময়েই একটি default bearer তৈরি হয় (সাধারণ ইন্টারনেট, “best effort”); ভয়েসের মতো বিশেষ ট্রাফিকের জন্য আলাদা dedicated bearer, নিশ্চিত bit rate-সহ (পর্ব ২৬-এর QoS). তারের অংশে (eNodeB → S-GW → P-GW) প্রতিটি bearer একটি GTP-U tunnel: ফোনের IP packet-টি একটি বাইরের UDP/IP packet-এর ভেতরে মোড়ানো (UDP port 2152), আর GTP header-এর ৩২-bit TEID বলে দেয় এটি কোন bearer-এর। নিয়ন্ত্রণ-বার্তা চলে GTP-C-তে (UDP 2123). ফোন নিজে কখনো GTP দেখে না।

VoLTE: Circuit-switched core না থাকায় প্রথম দিকে কল এলে ফোন 2G/3G-তে নেমে যেত (CSFB). আধুনিক সমাধান VoLTE: signalling SIP দিয়ে অপারেটরের IMS-এর মাধ্যমে, কণ্ঠ RTP packet-এ, নিশ্চিত bit rate-এর dedicated bearer-এ — পর্ব ৪০-এর VoIP, সাথে অপারেটরের QoS-নিশ্চয়তা।

  1. UEcell খুঁজছেফোন + SIM
  2. eNodeBcell 0x2A1radio
  3. MME + HSSAKAcontrol plane
  4. S-GW → P-GWGTPIP দেয়
প্রতিটি ধাপে
বার্তা
কে → কাকে
মূল তথ্য
UE-র অবস্থা
  1. Cell খোঁজা। ফোন synchronization signal (PSS/SSS) থেকে সময় আর cell-এর পরিচয় মেলায়, তারপর broadcast-এর সিস্টেম-তথ্য (MIB, SIB) পড়ে — কোন অপারেটর, কত bandwidth. সবচেয়ে উপযুক্ত cell-এ সে “বসে” (camp); এখনো কোনো বার্তা পাঠায়নি।
  2. Radio সংযোগ — RRC. এলোমেলো preamble পাঠিয়ে (random access) ফোন eNodeB-র মনোযোগ পায়, তারপর RRC Connection Request আর Setup. ফোন এখন RRC_CONNECTED, অস্থায়ী radio-পরিচয় (C-RNTI)-সহ — কিন্তু core এখনো তাকে চেনে না।
  3. Attach Request. RRC Setup Complete-এর ভেতরে ফোন NAS বার্তা “Attach Request” পাঠায়, সাথে “ইন্টারনেট চাই” (APN = internet); eNodeB না খুলে MME-তে পৌঁছে দেয়। পরিচয়: আগের GUTI, না থাকলে IMSI — খোলা IMSI LTE-র পরিচিত দুর্বলতা, যা 5G দূর করেছে (অংশ ৮)।
  4. পরস্পর যাচাই — AKA. MME HSS থেকে আনে RAND, AUTN, XRES আর একটি চাবি; ফোনে পাঠায় RAND আর AUTN. SIM গোপন চাবি দিয়ে AUTN যাচাই করে — নেটওয়ার্ক আসল, বার্তা পুরোনো নয় — তারপর RES ফেরত দেয়; MME মিলিয়ে দেখে RES = XRES. গোপন চাবি কখনো বাতাসে যায়নি।
  5. নিরাপত্তা চালু। AKA থেকে দুই পক্ষ একই session চাবি পেয়েছে; Security Mode-এর পর সব signalling encrypted আর integrity-সুরক্ষিত। MME HSS থেকে গ্রাহকের profile (কোন APN, কত গতি) নেয়।
  6. Session তৈরি — IP ঠিকানা। MME → S-GW → P-GW: Create Session. P-GW ফোনের IP ঠিক করে — এখানে private 10.45.0.7 (বা একটি IPv6 prefix) — আর default bearer (QCI 9, সাধারণ ইন্টারনেট) বানায়; প্রতিটি অংশে GTP tunnel-এর TEID বিনিময় হয়।
  7. Radio bearer আর শেষ। MME eNodeB-কে Initial Context Setup পাঠায় (ভেতরে Attach Accept); eNodeB RRC Reconfiguration দিয়ে ডেটার radio bearer বানায়, ফোন Attach Complete পাঠায়, আর S-GW পায় eNodeB-র TEID — downlink পথ সম্পূর্ণ। সাধারণত সব মিলিয়ে এক সেকেন্ডেরও কম লাগে।

৪ · 5G NR — gNB, service-based core, mmWave আর network slicing

5G-র radio-র নাম NR (New Radio), base station-এর নাম gNB, আর core-এর নাম 5GC. প্রথম NR standard এসেছে 3GPP Release 15-এ (২০১৭–১৮), প্রথম বাণিজ্যিক নেটওয়ার্ক ২০১৯ সালে। NR-ও OFDM-ভিত্তিক, তবে অনেক নমনীয়:

  • নমনীয় subcarrier ফাঁক (numerology): ১৫ × 2μ kHz — ১৫, ৩০, ৬০, ১২০ kHz. ফাঁক দ্বিগুণ হলে symbol অর্ধেক লম্বা, slot অর্ধেক সময়ের — তাই উঁচু frequency-তে ছোট slot আর কম latency.
  • দুই frequency পরিসর: FR1 (মোটামুটি ৭ GHz পর্যন্ত, “sub-6 GHz”; সর্বোচ্চ ১০০ MHz চওড়া carrier) আর FR2 (প্রায় ২৪ GHz-এর ওপরে, mmWave; carrier ৪০০ MHz পর্যন্ত)। mmWave-এ বিশাল bandwidth, কিন্তু সংকেত দেয়াল, গাছ, এমনকি হাতেও আটকে যায়, আর কয়েকশো মিটারের বেশি সাধারণত যায় না। ব্যাপক কভারেজের জন্য অপারেটরদের মূল ভরসা মাঝারি band (যেমন ৩.৫ GHz-এর আশেপাশে)।
  • Massive MIMO আর beamforming: একটি panel-এ কয়েক ডজন থেকে শতাধিক antenna উপাদান (মাঝারি band-এ ৬৪টির মতো প্রচলিত); phase সামান্য বদলে শক্তিকে নির্দিষ্ট ফোনের দিকে সরু beam-এ পাঠানো যায়, একই সময়ে আলাদা দিকে আলাদা ফোনকে।

5GC — service-based architecture

EPC-র যন্ত্রগুলো একে অপরের সাথে নির্দিষ্ট জোড়ায় নির্দিষ্ট protocol-এ কথা বলত। 5GC-তে প্রতিটি অংশ একটি software “network function” (NF), যারা HTTP/2-ভিত্তিক API-তে যেকোনো NF-কে সেবা দেয় — microservice ধাঁচের নকশা, যা data center-এ সাধারণ সার্ভারে চলে (NFV; পর্ব ৫৩-এ SDN আর NFV). Control আর user plane পুরোপুরি আলাদা:

5GC network functionকাজLTE-তে মোটামুটি কে করত
AMFনিবন্ধন, সংযোগ আর চলাচলের হিসাব (registration, paging, handover-এর নিয়ন্ত্রণ)MME-র এক অংশ
SMFSession (PDU session) তৈরি ও পরিচালনা, IP ঠিকানা বরাদ্দ, UPF বাছাই ও নিয়ন্ত্রণMME-র আরেক অংশ + S-GW/P-GW-এর control অংশ
UPFব্যবহারকারীর packet-এর পথ: GTP-U tunnel, IP anchor, ইন্টারনেটের দরজা; প্রয়োজনে ব্যবহারকারীর কাছাকাছি (edge) বসানো যায়S-GW/P-GW-এর user plane
AUSF + UDMAuthentication আর গ্রাহকের তথ্যHSS
PCF, NRF, NSSFনীতি; NF খুঁজে পাওয়ার রেজিস্ট্রি; slice বাছাইPCRF; (নতুন); (নতুন)

NSA বনাম SA: দ্রুত চালুর জন্য প্রথম দিকের বেশিরভাগ 5G ছিল NSA (non-standalone): ফোন LTE-তে নিয়ন্ত্রণ-সংযোগ রাখে (anchor), আর বাড়তি গতির জন্য NR carrier যোগ হয়; core তখনো EPC. ফোনে “5G” দেখায়, কিন্তু 5GC-র সুবিধা (slicing, নতুন নিরাপত্তা) পুরো পাওয়া যায় না। SA (standalone)-এ NR আর 5GC — পুরোপুরি নতুন ব্যবস্থা।

Network slicing: একই physical নেটওয়ার্কের ওপর নিজস্ব নিয়ম আর নিশ্চয়তাসহ কয়েকটি যৌক্তিক নেটওয়ার্ক — যেমন সাধারণ ইন্টারনেটের, কারখানার রোবটের, বিদ্যুৎ-মিটারের আলাদা slice. ITU-র IMT-2020 কাঠামোর তিনটি ব্যবহার-শ্রেণি: eMBB (দ্রুত মোবাইল ব্রডব্যান্ড), URLLC (অতি-নির্ভরযোগ্য, কম latency) আর mMTC (বিপুল সংখ্যক কম-ডেটার যন্ত্র)। ITU-র লক্ষ্যমাত্রা ছিল — peak ২০ Gbps downlink, ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতায় ১০০ Mbps, URLLC-তে user plane latency ১ ms, প্রতি বর্গকিলোমিটারে ১০ লাখ যন্ত্র। এগুলো নকশার লক্ষ্য, প্রতিশ্রুতি নয়; আপনার ফোনে কত পাবেন তা নির্ভর করে band, দূরত্ব, ভিড় আর অপারেটরের বিনিয়োগের ওপর।

প্রজন্মের তুলনা — এক টেবিলে

প্রজন্মমোটামুটি সময়Access কৌশলউদাহরণতাত্ত্বিক সর্বোচ্চ ডেটাসাধারণ বাস্তব অভিজ্ঞতাLatency (মোটামুটি)Core
1G১৯৮০-এর দশকFDMA, analog FMAMPS, NMTশুধু কণ্ঠ——Circuit-switched
2G১৯৯০-এর দশকTDMA + FDMA (GSM); CDMA (IS-95)GSM, GPRS, EDGEEDGE-এ কয়েকশো kbpsকয়েক দশ থেকে শতাধিক kbpsকয়েকশো msCircuit + GPRS packet core
3G২০০০-এর দশকWCDMAUMTS, HSPA+কয়েক দশ Mbps (HSPA+)কয়েক Mbpsপ্রায় ১০০ ms-এর ঘরেCircuit + packet
4G২০১০-এর দশকOFDMA (DL), SC-FDMA (UL)LTE, LTE-Advancedকয়েকশো Mbps; CA-তে আরও বেশিকয়েক থেকে কয়েক দশ Mbpsকয়েক দশ msAll-IP EPC
5G২০২০-এর দশকOFDM-ভিত্তিক NR, massive MIMONR (NSA, SA)লক্ষ্য ২০ Gbpsband-ভেদে বিপুল পার্থক্য; মাঝারি band-এ শতাধিক Mbps সম্ভবলক্ষ্য URLLC-তে ১ ms; সাধারণ ব্যবহারে কয়েক থেকে কয়েক দশ ms5GC (service-based)

“বাস্তব” কলামের সংখ্যাগুলো ইচ্ছে করেই মোটা দাগের পরিসর — দেশ, অপারেটর, সময় আর জায়গাভেদে এগুলো অনেক বদলায়; কোনো নির্দিষ্ট দেশের গড় হিসেবে পড়বেন না।

৫ · Mobility — idle, paging, handover আর roaming

বাসে বা মেট্রো রেলে চলতে চলতেও কল কাটে না, আর পকেটে ঘুমন্ত ফোনেও কল আসে — এর পেছনে দুটি অবস্থা।

  • Connected (RRC_CONNECTED): ডেটা চলছে; নেটওয়ার্ক ঠিক জানে ফোন কোন cell-এ। Cell বদলাতে হলে নেটওয়ার্ক-নিয়ন্ত্রিত handover.
  • Idle (RRC_IDLE): ব্যাটারি বাঁচাতে radio সংযোগ ছেড়ে দেওয়া, কিন্তু নিবন্ধন আর IP ঠিকানা বহাল। ফোন নিজেই ভালো cell বেছে নেয় (cell reselection), নেটওয়ার্ক শুধু জানে সে কোন tracking area-য় (কয়েকটি থেকে অনেক cell-এর দল)। Tracking area বদলালে ফোন জানিয়ে দেয় (TAU). আর নির্দিষ্ট ছন্দে (DRX cycle, যেমন ১.২৮ s) জেগে শুনে নেয় তাকে ডাকা হচ্ছে কি না — paging.

বড় হাসপাতালে রোগীর আত্মীয়কে খুঁজতে মাইকে ঘোষণা হয়: “রোগী নম্বর ১২০৩-এর আত্মীয়, তিন তলার রিসেপশনে আসুন।” পুরো হাসপাতালে নয়, শুধু যে তলায় তাঁর থাকার কথা, সেখানেই ঘোষণা — এটি paging. তলা বদলালে রিসেপশনে জানিয়ে যাওয়া — tracking area update. আর ঘোষণা হয় প্রতি কয়েক মিনিটে একবার; আত্মীয় সারাক্ষণ কান খাড়া না রেখে শুধু ঘোষণার সময়টুকু শোনেন — DRX.

  1. P-GW → S-GWফাঁকাdownlink packet
  2. MMETA list: 1203কে কোথায়
  3. eNodeB ×৩TA 1203paging broadcast
  4. ফোনঘুমন্ত (idle)পকেটে
প্রতিটি ধাপে
ঘটনা
S-GW-র downlink tunnel
নেটওয়ার্ক কতটা জানে
  1. ঘুমন্ত ফোন। ফোনটি নিবন্ধিত, IP 10.45.0.7 আছে, কিন্তু RRC_IDLE: শুধু প্রতি ১.২৮ s-এ নিজের “paging occasion”-এ কয়েক ms জেগে শোনে। S-GW-তে ফোনের তথ্য আছে, কিন্তু eNodeB পর্যন্ত downlink tunnel ছেঁটে ফেলা হয়েছে।
  2. Packet এল। ধরুন একটি মেসেজিং অ্যাপের notification, বা VoLTE কলের SIP INVITE. S-GW-র কাছে এগিয়ে পাঠানোর কোনো eNodeB tunnel নেই — packet-টি সে buffer-এ রাখে।
  3. MME-কে খবর। S-GW MME-কে Downlink Data Notification পাঠায়। MME জানে ফোনটি শেষবার tracking area 1203-এ ছিল — কিন্তু ঠিক কোন cell-এ, জানে না।
  4. Paging. MME সেই tracking area-র সব eNodeB-কে (এখানে ৩টি) Paging পাঠায়, অস্থায়ী পরিচয় S-TMSI দিয়ে (IMSI নয় — গোপনীয়তার জন্য); eNodeB-গুলো তা broadcast করে, ফোন নির্ধারিত মুহূর্তে জেগে নিজের S-TMSI দেখে। Tracking area বড় হলে বেশি cell-এ paging, ছোট হলে ঘন ঘন TAU — একটি নকশা-trade-off.
  5. ফোনের উত্তর। ফোন random access করে RRC Connection Request পাঠায়, ভেতরে NAS Service Request — “আমি এই cell-এ।” এখন নেটওয়ার্ক ঠিক জানে ফোন কোথায়।
  6. পথ খুলল। MME eNodeB-কে Initial Context Setup পাঠায়, radio bearer তৈরি হয়; S-GW Modify Bearer-এ eNodeB-র নতুন TEID পায় আর buffer-এর packet ছেড়ে দেয় — ফোন বেজে ওঠে। মোট দেরি মূলত DRX cycle (গড়ে তার অর্ধেক) আর কয়েকটি signalling আদান-প্রদান।

Handover-এর ধরন

  • Hard handover (break-before-make): পুরোনো cell ছেড়ে তারপর নতুনটিতে — মাঝে সামান্য বিরতি। GSM আর LTE (আর 5G NR) এই ধরনের; LTE-তে বিরতি সাধারণত কয়েক দশ ms, কথায় টের পাওয়া যায় না।
  • Soft handover (make-before-break): শুধু CDMA/WCDMA-তে সম্ভব, কারণ পাশের cell একই frequency-তে: ফোন একসাথে দুই-তিনটি cell-এর সাথে যুক্ত থাকে, নেটওয়ার্ক সবচেয়ে ভালো কপিটি নেয় (macro diversity), তারপর দুর্বল cell-টি ধীরে বাদ পড়ে। দাম: একই কলের জন্য কয়েকটি cell-এর সম্পদ খরচ।
  • LTE-তে X2 বনাম S1 handover: দুই eNodeB-র মধ্যে X2 সংযোগ থাকলে তারা নিজেরাই প্রস্তুতি সেরে নেয়, MME শুধু শেষে পথ বদলায় (নিচের stepper). X2 না থাকলে, বা MME/S-GW বদলাতে হলে, পুরো প্রস্তুতি MME-র মাধ্যমে — S1 handover, একটু ধীর।
  1. eNB1servingউৎস
  2. ফোনeNB1-এ, মাপছেবাসে
  3. eNB2—লক্ষ্য
  4. MME + S-GWPath Switchcore
প্রতিটি ধাপে
বার্তা
Downlink পথ
RSRP (eNB1 / eNB2)
ফোনের IP
  1. মাপ আর রিপোর্ট। eNB1 ফোনকে বলে রেখেছে: “পাশের cell যদি সেবাদানকারী cell-এর চেয়ে ৩ dB-র বেশি ভালো হয় আর তা ৩২০ ms টিকে থাকে, রিপোর্ট পাঠাতে হবে।” (নির্দেশটি ফোনের প্রতি নেটওয়ার্কের কনফিগারেশন; অংশ ৬-এ এর অঙ্ক।) বাস এগোতে eNB2-র RSRP −৯৬, eNB1-এর −১০১ dBm — শর্ত পূরণ, ফোন Measurement Report পাঠাল।
  2. সিদ্ধান্ত eNB1-এর। Handover-এর সিদ্ধান্ত নেয় নেটওয়ার্ক — এখানে উৎস eNB1. সে X2 দিয়ে eNB2-কে Handover Request পাঠায়: ফোনের bearer-গুলো, QoS আর নতুন cell-এর জন্য তৈরি নিরাপত্তা-চাবি।
  3. লক্ষ্যের সম্মতি। eNB2 দেখে জায়গা আছে কি না (admission control); থাকলে radio সম্পদ রেখে উত্তরে পাঠায় ফোনের জন্য নির্দেশ: নতুন অস্থায়ী নম্বর আর একটি নির্দিষ্ট random-access preamble.
  4. Handover command. eNB1 সেই নির্দেশ RRC Reconfiguration-এ ফোনকে দেয়; ফোন পুরোনো cell ছাড়ে — ছোট বিরতি শুরু (hard handover). এ সময়ে আসা packet হারায় না: eNB1 সেগুলো X2 দিয়ে eNB2-তে পাঠায় (SN Status Transfer-সহ)।
  5. নতুন cell-এ যুক্ত। ফোন eNB2-র সাথে সময় মেলায়, সংরক্ষিত preamble দিয়ে random access করে আর RRC Reconfiguration Complete পাঠায়; eNB2 জমানো packet দিতে শুরু করে। বিরতি সাধারণত কয়েক দশ ms.
  6. Core-এ পথ বদল। কিন্তু S-GW এখনো eNB1-এ পাঠাচ্ছে! eNB2 MME-কে Path Switch Request পাঠায়; MME S-GW-কে Modify Bearer দিয়ে নতুন গন্তব্য (eNB2-র ঠিকানা আর TEID) জানায়। S-GW পুরোনো পথে একটি “end marker” পাঠায়, যাতে eNB2 packet-এর ক্রম ঠিক রাখতে পারে।
  7. পরিষ্কার। eNB2 eNB1-কে ফোনের তথ্য মুছতে বলে। ফোনের IP 10.45.0.7 একবারও বদলায়নি, P-GW বা ইন্টারনেটের সার্ভার কিছুই টের পায়নি — TCP সংযোগ, ভিডিও কল সব অক্ষত। বদলেছে শুধু একটি tunnel-এর এক প্রান্ত (অংশ ৭)।

Operator-এর বাইরে — roaming

বিদেশে গেলে আপনার SIM সেখানে অন্য অপারেটরের নেটওয়ার্কে কাজ করে — roaming (Wi-Fi-র AP-থেকে-AP roaming-এর সাথে নাম মিললেও এটি আলাদা জিনিস — পর্ব ১৪)। যে নেটওয়ার্কে আছেন সেটি visited network, যার গ্রাহক সেটি home network. Visited নেটওয়ার্কের MME authentication-এর উপকরণ চায় home নেটওয়ার্কের HSS থেকে, আন্তঃঅপারেটর নেটওয়ার্ক (IPX) দিয়ে। ডেটার প্রচলিত পথ home routing: বিদেশের S-GW থেকে GTP tunnel (S8) যায় দেশের P-GW-তে — বিল আর নীতি সহজ, কিন্তু latency বাড়ে। বিকল্প local breakout: visited নেটওয়ার্কই সরাসরি ইন্টারনেটে দেয়।

৬ · Handover-এর সিদ্ধান্ত — RSRP, hysteresis আর time-to-trigger

ফোন কী মাপে — RSRP, RSRQ, SINR

Android-এ Settings → About phone → SIM status-এ বা বিশেষ field test মোডে (যন্ত্র আর সংস্করণভেদে পথ আলাদা) এমন কিছু সংখ্যা দেখা যায়। এগুলো LTE-র মানক মাপ:

মাপকী মাপেসাধারণ পরিসরমোটা দাগের ব্যাখ্যা (নিয়ম-অনুমান, নির্মাতাভেদে আলাদা)
RSRPএকটি reference signal RE-এর গড় শক্তি — cell কতটা জোরে শোনা যায়−১৪০ থেকে −৪৪ dBm−৮০-এর ওপরে চমৎকার; −৯০ থেকে −১০০ মাঝারি; −১১০-এর নিচে খুব দুর্বল
RSRQসংকেতের মান — RSRP-কে মোট শক্তির (RSSI, ভিড় আর interference-সহ) সাথে তুলনামোটামুটি −১৯.৫ থেকে −৩ dB−১০-এর ওপরে ভালো; −১৫-এর নিচে খারাপ
SINRসংকেত ÷ (interference + noise) — কোন MCS টিকবে তা প্রায় এটিই ঠিক করেনেতিবাচক থেকে ৩০ dB-এর বেশি২০ dB-এর ওপরে চমৎকার; ০-এর নিচে খুব খারাপ

সংজ্ঞায় RSRQ = N × RSRP ÷ RSSI, যেখানে N হলো RSSI যে চওড়ায় মাপা হয়েছে তার RB-সংখ্যা। যাচাই করা অঙ্ক: ১০ MHz-এ N = ৫০, RSRP = −৯৫ dBm, RSSI = −৬৫ dBm হলে dB-তে RSRQ = ১০ log ৫০ + (−৯৫) − (−৬৫) = ১৬.৯৯ − ৩০ ≈ −১৩.০ dB — মাঝারি। ফোনের “দাগ” মূলত RSRP দেখায়, তাই ভিড়ের সময় পূর্ণ দাগেও গতি কম হতে পারে।

Event A3 — “পাশের cell এতটা ভালো”

LTE-তে নেটওয়ার্ক ফোনকে কয়েকটি “event”-এর নিয়ম দেয়; handover-এর সবচেয়ে প্রচলিতটি A3: প্রতিবেশী cell সেবাদানকারী cell-এর চেয়ে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বেশি ভালো হলে রিপোর্ট। দুটি রক্ষাকবচ:

  • Hysteresis (Hys): শুধু “বেশি” নয়, “Hys dB বেশি” হতে হবে। Standard-এর পূর্ণ শর্তে cell-ভিত্তিক offset-ও থাকে; সরল রূপে: RSRPপ্রতিবেশী > RSRPসেবাদানকারী + Hys + Offset.
  • Time-to-trigger (TTT): শর্তটি একটানা TTT সময় সত্য থাকতে হবে (মান একটি নির্দিষ্ট তালিকা থেকে, যেমন ৪০, ৮০, … ৩২০, … ৫১২০ ms). মাঝে একবারও ভাঙলে ঘড়ি শূন্য থেকে।

যাচাই করা উদাহরণ: Hys = ৩ dB (offset ০), TTT = ৩২০ ms, মাপ প্রতি ৮০ ms-এ (তাই শর্তটি টানা ৪টি মাপে সত্য হতে হবে)।

সময় (ms)সেবাদানকারী (dBm)প্রতিবেশী (dBm)পার্থক্যশর্ত (> ৩ dB)?TTT ঘড়ি
০−৯২−৯১+১না০
৮০−৯৩−৮৯+৪হ্যাঁ৮০
১৬০−৯৩−৯০+৩না (ঠিক ৩, বেশি নয়)০ — আবার শুরু
২৪০−৯৪−৯০+৪হ্যাঁ৮০
৩২০−৯৪−৮৯+৫হ্যাঁ১৬০
৪০০−৯৫−৮৯+৬হ্যাঁ২৪০
৪৮০−৯৫−৮৮+৭হ্যাঁ৩২০ → রিপোর্ট

৮০ ms-এ প্রথমবার শর্ত পূরণ হলেও ১৬০ ms-এ ভেঙে গেল (পার্থক্য ঠিক ৩, “বেশি” নয়) — ঘড়ি শূন্যে। ২৪০ থেকে টানা চারটি মাপ পেরিয়ে ৪৮০ ms-এ ফোন Measurement Report পাঠায়।

কেন এত কড়াকড়ি? দুই cell-এর সীমানায় দুটি সংকেত প্রায় সমান, আর fading-এ প্রতি মুহূর্তে কয়েক dB ওঠানামা করে। শুধু “বেশি হলেই বদল” নিয়মে ফোন A থেকে B, B থেকে A, আবার A — ping-pong; প্রতিটি handover-এ signalling, ছোট বিরতি আর ব্যর্থতার ঝুঁকি। নিচের simulator একটি পাঠ্যবই-মডেলে এটি দেখায়: দুটি cell ২ km দূরে, RSRP log-distance path loss (১০০ m-এ −৫০ dBm, exponent ৩.৫) আর তার ওপর একটি নির্দিষ্ট ±৩ dB তরঙ্গ — আসল drive test নয়, ধারণা বোঝানোর মডেল। গাড়ি ঘণ্টায় ৯০ km বেগে চলছে, মাপ প্রতি ৮০ ms-এ (২ m পরপর)।

// Handover between cell A (x = 0 m) and cell B (x = 2000 m); a car drives A -> B at 90 km/h.
// MODEL (textbook, not a drive test): log-distance path loss + a fixed +-3 dB "fading" wiggle.
const P0 = -50, d0 = 100, PL_EXP = 3.5;          // RSRP at 100 m = -50 dBm, exponent 3.5
const rsrp = d => P0 - 10 * PL_EXP * Math.log10(Math.max(d, d0) / d0);
const wiggle = (x, ph) => 3 * Math.sin(x / 4 + ph);           // deterministic, period ~25 m
const STEP = 2, DT = 80;                         // one measurement every 80 ms = 2 m at 25 m/s
function run(hyst, tttMs) {
  let serving = "A", timer = 0; const hos = [];
  for (let x = 600; x <= 1500; x += STEP) {      // the border zone between the two cells
    const m = { A: rsrp(x) + wiggle(x, 0), B: rsrp(2000 - x) + wiggle(x, 2) };
    const other = serving === "A" ? "B" : "A";
    if (m[other] > m[serving] + hyst) timer += DT; else timer = 0;   // event A3 + TTT
    if (timer > 0 && timer >= tttMs) {
      hos.push(`${serving}->${other} at x=${x} m: A ${m.A.toFixed(1)}, B ${m.B.toFixed(1)} dBm`);
      serving = other; timer = 0;
    }
  }
  return hos;
}
for (const [h, t] of [[0, 0], [3, 0], [0, 320], [3, 320]]) {
  const hos = run(h, t);
  console.log(`hysteresis ${h} dB, time-to-trigger ${t} ms: ${hos.length} handover(s)`);
  hos.slice(0, 2).forEach(s => console.log("   " + s));
  if (hos.length > 2) console.log("   ... last: " + hos[hos.length - 1]);
}
console.log("model RSRP at x=1000 m (midpoint): " + rsrp(1000).toFixed(1) + " dBm from each cell");

আউটপুট:

hysteresis 0 dB, time-to-trigger 0 ms: 25 handover(s)
   A->B at x=850 m: A -85.2, B -84.8 dBm
   B->A at x=854 m: A -83.0, B -84.2 dBm
   ... last: A->B at x=1142 m: A -85.9, B -85.7 dBm
hysteresis 3 dB, time-to-trigger 0 ms: 11 handover(s)
   A->B at x=950 m: A -87.1, B -83.7 dBm
   B->A at x=960 m: A -81.5, B -85.9 dBm
   ... last: A->B at x=1072 m: A -88.5, B -84.4 dBm
hysteresis 0 dB, time-to-trigger 320 ms: 17 handover(s)
   A->B at x=904 m: A -84.0, B -83.5 dBm
   B->A at x=912 m: A -80.7, B -88.1 dBm
   ... last: A->B at x=1100 m: A -89.4, B -81.9 dBm
hysteresis 3 dB, time-to-trigger 320 ms: 1 handover(s)
   A->B at x=1004 m: A -86.0, B -82.0 dBm
model RSRP at x=1000 m (midpoint): -85.0 dBm from each cell

পড়ুন এভাবে: মডেলে মাঝখানে (x = ১০০০ m) দুই cell-ই −৮৫ dBm — সীমানা। কোনো রক্ষাকবচ ছাড়া (০ dB, ০ ms) ৬০০ থেকে ১৫০০ m-এর পথে ২৫টি handover — প্রথম দুটিই মাত্র ৪ m-এর ব্যবধানে A → B → A: খাঁটি ping-pong. শুধু ৩ dB hysteresis-এ ১১টি — কমেছে, কিন্তু ±৩ dB-এর তরঙ্গে দুই সংকেতের পার্থক্য প্রায় ±৫ dB দোলে, তাই ৩ dB যথেষ্ট নয়। শুধু ৩২০ ms TTT-তে ১৭টি — কারণ এখানে তরঙ্গের এক “ঢেউ” প্রায় ২৫ m, অর্থাৎ প্রায় ১ s; আধা-ঢেউয়েই পার্থক্য ৩২০ ms-এর বেশি টিকে থাকে। দুটি একসাথে: মাত্র ১টি handover, x = ১০০৪ m-এ, যখন B (−৮২.০) A-র (−৮৬.০) চেয়ে ৪ dB ভালো আর টানা চারটি মাপে ৩ dB-র বেশি এগিয়ে ছিল। উল্টো ঝুঁকি: Hys আর TTT খুব বড় হলে handover দেরিতে হয়, আর দুর্বল cell-এ সংযোগ পড়ে যেতে পারে (radio link failure) — তাই অপারেটর এলাকা আর গতি দেখে মান ঠিক করেন।

৭ · মোবাইলে IP — anchor, CGNAT, IPv6 আর Mobile IP বনাম GTP

Attach-এর সময় ফোন যে IP পায় (stepper ১), সেটি দেয় P-GW (5G-তে SMF বরাদ্দ করে, UPF ধরে রাখে)। কয়েকটি বাস্তব তথ্য:

  • প্রায়ই private IPv4 + CGNAT: কোটি গ্রাহকের জন্য যথেষ্ট public IPv4 নেই, তাই ফোন সাধারণত একটি private বা অপারেটরের shared ঠিকানা পায়, আর P-GW-র পরে CGNAT অনেক গ্রাহককে একটি public ঠিকানার পেছনে রাখে (পর্ব ১৯)। ফলাফল: বাইরে থেকে ফোনে সরাসরি সংযোগ আসে না, আর peer-to-peer অ্যাপকে NAT traversal-এর কৌশল নিতে হয়।
  • IPv6: অনেক অপারেটর ফোনকে একটি IPv6 prefix-ও দেয়; কেউ কেউ শুধু-IPv6 নেটওয়ার্ক চালায়, আর পুরোনো IPv4-অ্যাপের জন্য ফোনের ভেতরে একটি অনুবাদক (CLAT) আর নেটওয়ার্কে NAT64 মিলে 464XLAT (পর্ব ২১)। আপনার অপারেটর কোনটি করে, ফোনের status-এ IP ঠিকানা দেখেই বোঝা যায়।
  • IP বদলায় না: ফোন ঢাকা থেকে গাজীপুর গেলেও, শত শত handover-এর পরও, IP একই — কারণ P-GW/UPF হলো anchor: ইন্টারনেটের কাছে ঠিকানাটি সবসময় সেখানেই। নিচের সব নড়াচড়া GTP tunnel-এর ভেতরে লুকানো।

পাঠ্যবইয়ের সমাধান — Mobile IP

ইন্টারনেটের সাধারণ নিয়মে IP ঠিকানা মানে “কোথায় আছেন” (subnet) — অন্য নেটওয়ার্কে গেলে নতুন ঠিকানা, আর পুরোনো TCP সংযোগ ভেঙে যায় (পর্ব ২৭: সংযোগ চেনা হয় IP + port দিয়ে)। IETF-এর Mobile IP (IPv4-এর জন্য RFC 5944, IPv6-এর জন্য RFC 6275) এর সমাধান দেয়:

  • যন্ত্রের একটি স্থায়ী home address, তার home network-এ।
  • Home network-এ একটি home agent (HA) — যন্ত্র বাইরে থাকলে তার হয়ে packet ধরে।
  • বাইরের নেটওয়ার্কে গিয়ে যন্ত্র পায় একটি care-of address (CoA) — Mobile IPv4-এ প্রায়ই সেখানকার foreign agent-এর ঠিকানা — আর HA-কে জানায় (registration).
  • HA home address-এর packet ধরে tunnel করে CoA-তে পাঠায়; যন্ত্রের উত্তর অনেক সময় সরাসরি যায়। এই অসম পথের নাম triangle routing.
// Same goal, two designs: keep the phone's IP address while it moves.
// (1) Mobile IP: home agent tunnels to a care-of address -> "triangle routing".
const d = { "CN-HA": 15, "HA-FA": 15, "FA-MN": 5, "CN-FA": 2 };   // one-way delays (ms), assumed
const toMN = d["CN-HA"] + d["HA-FA"] + d["FA-MN"], fromMN = d["FA-MN"] + d["CN-FA"];
console.log("Mobile IP: MN home address 192.0.2.20, care-of address 198.51.100.9");
console.log(`  CN -> HA -> (tunnel) -> FA -> MN : ${toMN} ms`);
console.log(`  MN -> FA -> CN (direct)          : ${fromMN} ms`);
const direct = d["CN-FA"] + d["FA-MN"];
console.log(`  round trip ${toMN + fromMN} ms on the triangle vs ${2 * direct} ms direct`);
// (2) LTE/5G: the P-GW/UPF anchors the IP; only GTP tunnel endpoints change.
const ue = "10.45.0.7";
const sgwTable = { [ue]: { enb: "10.0.1.11", teid: 0x1a2b } };    // downlink tunnel at S-GW
function deliver(src) {
  const t = sgwTable[ue];
  console.log(`  [IP 10.0.0.2->${t.enb} | UDP 2152 | GTP-U TEID 0x${t.teid.toString(16)} |` +
    ` IP ${src}->${ue} | data]`);
}
console.log("\nGTP anchoring: UE " + ue + " served by eNB1");
deliver("203.0.113.5");
console.log("X2 handover to eNB2 -> MME sends Modify Bearer -> S-GW updates ONE entry:");
sgwTable[ue] = { enb: "10.0.1.12", teid: 0x3c4d };
deliver("203.0.113.5");
console.log("UE address still " + ue + "; the server, P-GW and NAT state never noticed.");

আউটপুট (দূরত্বগুলো ধরে নেওয়া মান):

Mobile IP: MN home address 192.0.2.20, care-of address 198.51.100.9
  CN -> HA -> (tunnel) -> FA -> MN : 35 ms
  MN -> FA -> CN (direct)          : 7 ms
  round trip 42 ms on the triangle vs 14 ms direct

GTP anchoring: UE 10.45.0.7 served by eNB1
  [IP 10.0.0.2->10.0.1.11 | UDP 2152 | GTP-U TEID 0x1a2b | IP 203.0.113.5->10.45.0.7 | data]
X2 handover to eNB2 -> MME sends Modify Bearer -> S-GW updates ONE entry:
  [IP 10.0.0.2->10.0.1.12 | UDP 2152 | GTP-U TEID 0x3c4d | IP 203.0.113.5->10.45.0.7 | data]
UE address still 10.45.0.7; the server, P-GW and NAT state never noticed.

পড়ুন এভাবে: ভাবুন যন্ত্রের home network ঢাকায়, সে এখন চট্টগ্রামে, আর যে সার্ভারের (CN) সাথে কথা বলছে সেটিও চট্টগ্রামে, মাত্র ২ ms দূরে। Mobile IP-তে সার্ভারের packet আগে যায় ঢাকার HA-তে (১৫ ms), তারপর tunnel-এ চট্টগ্রামে ফেরত (১৫ ms), তারপর যন্ত্রে (৫ ms) — ৩৫ ms; উত্তর সরাসরি ৭ ms. মোট আসা-যাওয়া ৪২ ms, যেখানে সরাসরি পথে ১৪ ms. Mobile IPv6-এর route optimization এই ত্রিভুজ ছোট করে, কিন্তু তাতে সার্ভারকেও protocol বুঝতে হয়। দ্বিতীয় অংশে GTP: ফোনের ভেতরের packet (203.0.113.5 → 10.45.0.7) হুবহু একই থাকে; handover-এ বদলায় শুধু বাইরের header-এর গন্তব্য (10.0.1.11 → 10.0.1.12) আর TEID (0x1a2b → 0x3c4d) — S-GW-র টেবিলের একটি লাইন। সার্ভার, P-GW, CGNAT-এর translation টেবিল — কেউ কিছু টের পায় না।

মোবাইল নেটওয়ার্ক কেন Mobile IP নেয়নি? (১) Mobile IP-তে ফোনের software-কে registration আর tunnel বুঝতে হয়; GTP-তে ফোন কিছুই জানে না। (২) অপারেটরের দরকার প্রতিটি bearer-এর আলাদা QoS আর বিলিং — GTP-র bearer-ধারণায় তা স্বাভাবিকভাবে আসে। (৩) Anchor (P-GW) অপারেটরের নিজের নেটওয়ার্কে, কাছেই, তাই ত্রিভুজ-সমস্যা প্রায় নেই। (৪) ঘন ঘন handover-এ প্রতিবার দূরের HA-তে registration ধীর হতো। তবু ধারণা একই — “স্থায়ী ঠিকানার নোঙর, আর নোঙর থেকে বর্তমান জায়গা পর্যন্ত tunnel”; 3GPP-র S5/S8 interface-এ GTP-র বিকল্প হিসেবে নেটওয়ার্ক-চালিত Proxy Mobile IPv6 (RFC 5213)-ও অনুমোদিত।

৮ · SIM, নিরাপত্তা, spectrum আর বাংলাদেশ

SIM, eSIM আর পরিচয়

SIM একটি ছোট নিরাপদ কম্পিউটার: সেখানে IMSI (সর্বোচ্চ ১৫ অঙ্ক — ফোন নম্বর নয়) আর একটি গোপন চাবি, যা কার্ড থেকে বের করা যায় না; চাবির কপি থাকে অপারেটরের authentication কেন্দ্রে। eSIM-এ একই জিনিস ফোনের ভেতরের চিপে, আর অপারেটরের profile দূর থেকে নিরাপদে নামানো যায়। বাতাসে সাধারণত স্থায়ী IMSI নয়, অস্থায়ী পরিচয় (TMSI/GUTI) চলে, যা মাঝে মাঝে বদলায় — চলাচল অনুসরণ কঠিন করতে।

AKA — দুই দিকের যাচাই

GSM-এ শুধু নেটওয়ার্ক ফোনকে যাচাই করত। 3G থেকে AKA (Authentication and Key Agreement) দুই দিকেই: নেটওয়ার্ক পাঠায় একটি এলোমেলো RAND আর AUTN — AUTN-এ থাকে একটি sequence number আর একটি MAC, যা শুধু আসল গোপন চাবি দিয়েই বানানো সম্ভব। SIM AUTN মিলিয়ে নিশ্চিত হয়: (১) বার্তাটি আমার নিজের অপারেটরের চাবি জানে এমন কারও, আর (২) এটি পুরোনো বার্তার পুনঃপ্রেরণ নয় (sequence number নতুন)। তারপর RES হিসাব করে ফেরত দেয়, আর দুই পক্ষ একই session-চাবি পায় (stepper ১-এর ধাপ ৪–৫)। এটি পর্ব ৪৭-এর symmetric চাবি, HMAC-ধাঁচের যাচাই-কোড আর nonce-এর ধারণারই প্রয়োগ।

জাল টাওয়ার (IMSI catcher) — ধারণা আর প্রতিরক্ষা

একটি ধারণাগত হুমকি: কেউ একটি জাল base station চালিয়ে আশেপাশের ফোনকে নিজের দিকে টানতে পারে (সংকেত জোরালো দেখিয়ে), তারপর পরিচয় জানতে চায় — পুরোনো নিয়মে ফোন IMSI খোলা অবস্থায় পাঠাতে পারত। এমন যন্ত্রকে বলে IMSI catcher. 2G-তে ঝুঁকি বেশি, কারণ ফোন নেটওয়ার্ককে যাচাই করে না, আর পুরোনো কিছু 2G encryption দুর্বল; তাই এমন যন্ত্র প্রায়ই ফোনকে 2G-তে নামিয়ে আনার (downgrade) চেষ্টা করে। প্রতিরক্ষার স্তর:

  • 5G-র SUCI: 5G-তে স্থায়ী পরিচয়ের নাম SUPI; ফোন সেটি অপারেটরের public key দিয়ে encrypt করে পাঠায় — SUCI. জাল টাওয়ার শুধু অর্থহীন ciphertext দেখে। (Standard-এ “null scheme”-ও আছে, অপারেটর সেটি বেছে নিলে এই সুরক্ষা থাকে না।)
  • পারস্পরিক যাচাই: 3G/4G/5G-তে জাল টাওয়ার AKA-র AUTN বানাতে পারে না, তাই পুরো সংযোগ নিতে পারে না — যদিও authentication-এর আগের কিছু বার্তা তখনো সুরক্ষিত নয়, আর গবেষকরা সেখানে সীমিত দুর্বলতা দেখিয়েছেন।
  • 2G বন্ধের সুযোগ: নতুন কিছু Android ফোনে “2G চালু রাখুন” বন্ধ করার অপশন আছে (Android 12 থেকে, যন্ত্র-নির্ভর), আর iPhone-এর Lockdown Mode-ও 2G বন্ধ করে। যেখানে 2G-ই একমাত্র সংকেত, সেখানে এতে সংযোগ হারাতে পারেন — বিবেচনা করে সিদ্ধান্ত নিন।
  • নেটওয়ার্ক আর অভ্যাস: অপারেটর অস্বাভাবিক cell-পরিচয় আর ফোনের রিপোর্ট বিশ্লেষণ করে জাল টাওয়ার খুঁজতে পারে। ব্যক্তিগত স্তরে end-to-end encrypted অ্যাপ আর HTTPS (পর্ব ৪৮) — radio-স্তরে দুর্বলতা থাকলেও বিষয়বস্তু সুরক্ষিত থাকে।

Spectrum আর নিলাম

মোবাইল নেটওয়ার্ক চলে licensed spectrum-এ: নিয়ন্ত্রক সংস্থা (বাংলাদেশে BTRC) band বরাদ্দ করে, প্রায়ই নিলামে, আর অপারেটর বিপুল অর্থে নির্দিষ্ট মেয়াদের অধিকার কেনে। নিম্ন band (১ GHz-এর নিচে) দূরে যায় আর দেয়াল ভেদ করে, কিন্তু চওড়া কম; মাঝারি band (মোটামুটি ১.৮–৩.৫ GHz) ভারসাম্য; mmWave বিশাল চওড়া কিন্তু খুব কাছে। পর্ব ০৮-এর path loss আর Shannon-এর সূত্র মিলিয়েই অপারেটরের band-কৌশল।

বাংলাদেশের প্রেক্ষাপট

বাংলাদেশে কয়েকটি মোবাইল অপারেটর — বেসরকারি Grameenphone, Robi (Airtel একীভূত হয়েছে এর সাথে) আর Banglalink, এবং রাষ্ট্রায়ত্ত Teletalk. দেশে 2G বহু বছর ধরে, 3G চালু হয়েছে মোটামুটি ২০১২–১৩ সালে, আর 4G ২০১৮ সালে; এখন 4G দেশের বড় অংশে বিস্তৃত, আর বেশিরভাগ মানুষের ইন্টারনেট আসে মোবাইল ডেটা দিয়েই। 5G-র পরীক্ষা আর সীমিত এলাকায় চালু হয়েছে মোটামুটি ২০২১ থেকে পরের কয়েক বছরে, ধাপে ধাপে — কোন অপারেটর কোথায় কতটা চালু করেছে, তা দ্রুত বদলায়; বর্তমান অবস্থা BTRC আর অপারেটরদের সাম্প্রতিক ঘোষণায় দেখে নিন। কভারেজ বা গ্রাহক-সংখ্যার পরিসংখ্যানের জন্য BTRC-র সর্বশেষ প্রকাশনাই নির্ভরযোগ্য উৎস। সন্ধ্যার ভিড়ে একই টাওয়ারে গতি কমে যাওয়া (অংশ ৩-এর “RB ভাগ”) আর ভবনের ভেতরে উঁচু band দুর্বল হওয়া — দুটিই এই পর্বের হিসাবে ব্যাখ্যা করা যায়।

আরও গভীরে: 5G NR-এর peak rate-এর আনুষ্ঠানিক সূত্র 3GPP TS 38.306-এ: layer, modulation order, সর্বোচ্চ coding rate (৯৪৮/১০২৪), RB-সংখ্যা, numerology-নির্ভর symbol-সময় আর overhead-এর গুণফল — এই পর্বের LTE-calculator-এরই নিখুঁত রূপ। gNB প্রায়ই CU (সময়-অসংবেদী অংশ, data center-এ) আর DU (সময়-সংবেদী অংশ, টাওয়ারের কাছে)-তে ভাগ করা, আর O-RAN জোট এদের মধ্যে খোলা interface চায়। 5GC-তে SMF UPF-কে PFCP protocol-এ নিয়ন্ত্রণ করে — SDN-এর control/data plane বিভাজনের সরাসরি প্রয়োগ (পর্ব ৫৩); Open5GS-এর মতো open-source প্রকল্পে নিজের তারে-বাঁধা ল্যাবে এই বার্তা Wireshark-এ দেখা যায়।

পরীক্ষা ও ইন্টারভিউতে এই বিষয়ে প্রায়ই যা জিজ্ঞেস করা হয়:

  • Frequency reuse কী, cluster size N কীভাবে বের করবেন? — একই frequency দূরের cell-এ আবার ব্যবহার; N = i² + ij + j², আর D/R = √(3N).
  • N = ৭, n = ৪ হলে S/I কত? — (√২১)৪ ÷ ৬ = ৭৩.৫ ≈ ১৮.৭ dB.
  • Hard আর soft handover-এর পার্থক্য? — Hard: পুরোনো ছেড়ে নতুন (GSM, LTE); soft: একসাথে কয়েকটি cell-এ যুক্ত থেকে ধীরে বদল (CDMA/WCDMA).
  • LTE-তে MME, S-GW আর P-GW কী করে? — MME নিয়ন্ত্রণ (attach, paging, handover); S-GW ডেটার স্থানীয় নোঙর; P-GW IP দেয় আর ইন্টারনেটের দরজা।
  • Hysteresis আর time-to-trigger কেন? — সীমানায় fading-এর কারণে ping-pong handover ঠেকাতে; বেশি বড় হলে দেরিতে handover আর সংযোগ পড়ার ঝুঁকি।

৯ · AI-এর যুগে মোবাইল নেটওয়ার্ক — প্রশ্ন করুন, কিন্তু অঙ্ক নিজে মেলান

“5G-তে কত গতি?” বা “N = ৫ হলে D/R কত?” — AI সাবলীল উত্তর দেবে, কিন্তু ভুলগুলো চেনা ধরনের: প্রজন্মের যন্ত্র গুলিয়ে ফেলা, বিপণনের সংখ্যাকে বাস্তব বলা, অস্তিত্বহীন cluster size, আর বানানো কভারেজ-পরিসংখ্যান।

AI-এর ভুলকেন ভুলকীভাবে ধরবেন
N = ৫ বা ৬ ধরে reuse distance হিসাবহেক্সাগন-জালিতে N = i² + ij + j² ছাড়া অন্য মান হয় না(i, j) জোড়া খুঁজে দেখুন; অংশ ১-এর calculator চালান
“LTE-তে MME ডেটা ফরোয়ার্ড করে” বা “5G-তে P-GW আছে”MME শুধু control plane; 5G-তে কাজ ভাগ হয়েছে AMF/SMF/UPF-এ3GPP-র architecture spec (LTE: TS 23.401, 5G: TS 23.501) বা নির্ভরযোগ্য পাঠ্যবই
“5G মানেই ১ ms latency আর ১০ Gbps”এগুলো ITU-র লক্ষ্য; NSA, band আর ভিড়ভেদে বাস্তব অনেক আলাদানিজে একাধিক জায়গায় speed test আর ping; অপারেটরের ঘোষিত তথ্য
Peak rate-এ overhead বা MIMO layer ভুলে যাওয়া, RB-সংখ্যা ভুল (যেমন ২০ MHz-এ ১১১)২০ MHz-এ ১০০ RB — ১০% guardRB × ১৬৮ × bit × layer হাতে গুণ করুন
বাংলাদেশের কভারেজ বা গ্রাহক-সংখ্যার “নির্দিষ্ট” পরিসংখ্যানপ্রায়ই পুরোনো বা বানানোBTRC-র সর্বশেষ প্রকাশনা
নেটওয়ার্ক “পরীক্ষার” জন্য জাল base station বা jammer বানানোর পরামর্শলাইসেন্সহীন transmission অবৈধ আর অন্যের সেবায় বিঘ্ন ঘটায়শুধু simulator, তারে-বাঁধা ল্যাব, বা অনুমোদিত পরীক্ষা-ব্যবস্থা
বানানো RFC নম্বর বা “3GPP RFC”3GPP-র দলিল TS/TR নম্বরে; RFC IETF-এর (যেমন Mobile IP)rfc-editor.org আর 3gpp.org-এ নম্বর খুলে শিরোনাম মেলান

AI-কে মোবাইল নেটওয়ার্কের অঙ্ক বা ধারণা জিজ্ঞেস করলে নিয়ম বেঁধে দিন:

আমাকে cellular network-এর একটি অঙ্ক ধাপে ধাপে বুঝিয়ে দাও। প্রশ্ন: মোট ২৫ MHz spectrum, প্রতিটি duplex চ্যানেল ৫০ kHz, path loss exponent ৪, প্রয়োজনীয় S/I ১৫ dB. সবচেয়ে ছোট বৈধ cluster size আর প্রতি cell-এ চ্যানেল কত? নিয়ম: ১. শুধু N = i² + ij + j² থেকে আসা মান ব্যবহার করবে; কোন (i, j) থেকে এল তা দেখাবে। ২. S/I = (√(3N))^n ÷ ৬ মডেলটি স্পষ্ট করে লিখবে আর এর অনুমানগুলো (৬টি interferer, noise নেই) বলবে। ৩. প্রতিটি গুণ-ভাগ সংখ্যাসহ দেখাবে, যাতে আমি ক্যালকুলেটরে মিলাতে পারি। ৪. কোনো 3GPP বা RFC নম্বর উল্লেখ করলে নিশ্চিত না হলে “যাচাই করুন” লিখবে। ৫. কোনো দেশের কভারেজ বা গ্রাহক-সংখ্যা বানিয়ে বলবে না।

AI-এর উত্তর মানার আগে — চেকলিস্ট

ভাবনার প্রশ্ন

প্রতিটি প্রশ্ন নিয়ে নিজে কিছুক্ষণ ভাবুন — তারপর “→ উত্তর” চাপুন।

প্র ০১Cell-এর ধারণা ১৯৪০-এর দশকেই জানা ছিল, তবু সেলুলার ফোন আসতে কয়েক দশক লাগল কেন?

১৯৪৭ সালে Bell Labs-এর প্রকৌশলীরা (Douglas Ring আর W. Rae Young-এর একটি অভ্যন্তরীণ নোটে) ছোট ছোট cell আর frequency reuse-এর মূল ধারণা লিখেছিলেন — এই পর্বের ষড়ভুজের ছবির পূর্বপুরুষ। তখনকার “মোবাইল টেলিফোন” ছিল একটি শহরের মাঝখানে একটি শক্তিশালী transmitter, হাতে গোনা কয়েকটি চ্যানেল আর গাড়িতে বসানো ভারী যন্ত্র; গ্রাহক কয়েকশো, অপেক্ষার তালিকা আরও লম্বা। অর্থাৎ সমস্যাটি ছিল ঠিক সেটিই যা frequency reuse সমাধান করে — তবু সমাধান কয়েক দশক কাগজে আটকে ছিল।

কারণ তিনটি। প্রথমত spectrum: নিয়ন্ত্রক সংস্থা মোবাইল টেলিফোনের জন্য পর্যাপ্ত band দিতে অনেক বছর দেরি করেছে, কারণ সেই band টেলিভিশন বা অন্য সেবার জন্য দাবি করা ছিল। দ্বিতীয়ত switching আর নিয়ন্ত্রণ: cellular নকশা মানে কল চলাকালীন ফোনকে এক cell থেকে আরেক cell-এ সরানো (handover), কোন ফোন কোথায় আছে তা মনে রাখা, আর প্রতি cell-এ কোন চ্যানেল খালি তা হিসাব রাখা — এর জন্য দ্রুত, প্রোগ্রাম করা যায় এমন switch দরকার, যা কম্পিউটার-নিয়ন্ত্রিত টেলিফোন exchange আসার আগে বাস্তবসম্মত ছিল না। তৃতীয়ত ফোন যন্ত্র নিজে: প্রতিটি ফোনকে নির্দেশ পেলে দ্রুত frequency বদলাতে হয়, সংকেত মেপে জানাতে হয় — এর জন্য সস্তা integrated circuit আর microprocessor লাগে, যা সত্তরের দশকে সহজলভ্য হয়।

সব মিলিয়ে, সত্তরের দশকে পরীক্ষা আর আশির দশকের শুরুতে বাণিজ্যিক 1G — জাপানে, উত্তর ইউরোপে (NMT), যুক্তরাষ্ট্রে (AMPS). এরপর প্রতিটি প্রজন্মের লাফও একই ধাঁচের: অঙ্কের ধারণা আগে থেকেই জানা (CDMA-র spread spectrum সামরিক প্রযুক্তি হিসেবে বহু পুরোনো; OFDM-এর ধারণা ষাটের দশকের), কিন্তু চিপ যখন সেই অঙ্ক সস্তায় আর কম বিদ্যুতে চালাতে পারল, তখনই বাজারে এল। LTE-র OFDMA বা 5G-র massive MIMO-ও শেষ পর্যন্ত silicon-এর হিসাব।

মূল উপলব্ধি: নেটওয়ার্কের ভালো ধারণা একা যথেষ্ট নয় — spectrum নীতি, switching-এর বুদ্ধি আর সস্তা hardware একসাথে প্রস্তুত হলে তবেই সেটি মানুষের পকেটে পৌঁছায়। আজকের কোনো “অসম্ভব” নকশাও হয়তো শুধু তার silicon-এর অপেক্ষায়।

প্র ০২GSM কীভাবে বিশ্বের প্রধান standard হলো, আর SIM কার্ডের ধারণা এতে কী ভূমিকা রেখেছিল?

আশির দশকের ইউরোপে প্রায় প্রতিটি দেশের নিজস্ব analog মোবাইল ব্যবস্থা ছিল, একে অপরের সাথে অচল। সীমান্ত পেরোলেই ফোন অকেজো — একটি ঘনিষ্ঠ অর্থনৈতিক জোটের জন্য অস্বস্তিকর। ইউরোপের টেলিকম প্রশাসনগুলো তাই একটি যৌথ digital standard বানাতে দল গঠন করে (Groupe Spécial Mobile — সেখান থেকেই GSM নাম; পরে অর্থ বদলে Global System for Mobile Communications). নানা প্রস্তাব পরীক্ষা করে তারা narrowband TDMA বেছে নেয়, আর ১৯৯১ সালে প্রথম বাণিজ্যিক GSM নেটওয়ার্ক চালু হয়।

GSM-এর সাফল্যের কয়েকটি চাবি ছিল। এক, খোলা ও বিস্তারিত standard — যেকোনো নির্মাতা যন্ত্র বানাতে পারে, ফলে প্রতিযোগিতায় দাম কমে। দুই, আন্তর্জাতিক roaming শুরু থেকেই নকশার অংশ। তিন, SIM: গ্রাহকের পরিচয় আর গোপন চাবিকে যন্ত্র থেকে আলাদা করে একটি ছোট কার্ডে রাখা। এর অর্থ — ফোন কেনা আর সংযোগ নেওয়া দুটি আলাদা বাজার; যেকোনো দোকানের ফোনে যেকোনো অপারেটরের SIM. উন্নয়নশীল দেশে এর প্রভাব বিশাল ছিল: পুরোনো বা সস্তা ফোন, একাধিক SIM বদলে বদলে ব্যবহার, prepaid ব্যবস্থা — বাংলাদেশসহ বহু দেশে মোবাইল সেবা দ্রুত ছড়িয়েছে এই নমনীয়তার জন্য।

একই সময়ে যুক্তরাষ্ট্রে একাধিক প্রতিযোগী standard ছিল (D-AMPS, আর Qualcomm-এর CDMA-ভিত্তিক IS-95). CDMA প্রযুক্তিগতভাবে অনেক দিকে এগিয়ে ছিল — বেশি capacity, soft handover — কিন্তু GSM-এর বিশ্বব্যাপী আয়তন (বেশি দেশ, বেশি নির্মাতা, সস্তা যন্ত্র) একটি “network effect” তৈরি করেছিল। মজার বিষয়, 3G-তে GSM-পরিবার নিজেই CDMA-ভিত্তিক WCDMA নেয় — প্রযুক্তির যুক্তি শেষ পর্যন্ত জয়ী হলো, তবে বিজয়ী ইকোসিস্টেমের ভেতর দিয়ে। আর SMS — নিয়ন্ত্রণ-চ্যানেলের ফাঁকে প্রায় পার্শ্ব-সুবিধা — পরের দুই দশকের সবচেয়ে লাভজনক সেবাগুলোর একটি হয়ে ওঠে।

মূল উপলব্ধি: Standard-এর লড়াইয়ে প্রায়ই সবচেয়ে উন্নত প্রযুক্তি নয়, সবচেয়ে বড় ও খোলা ইকোসিস্টেম জেতে। আর সঠিক জায়গায় একটি বিমূর্ততা — পরিচয়কে যন্ত্র থেকে আলাদা করা — পুরো শিল্পের কাঠামো বদলে দিতে পারে।

প্র ০৩3G-তে CDMA-র এত জয়জয়কার, তবু 4G কেন OFDMA-তে চলে গেল?

CDMA-র বড় সুবিধা ছিল reuse factor ১, soft handover আর interference-কে “গড়” করে ফেলা — প্রতিটি ব্যবহারকারী বাকিদের দেখে মৃদু noise হিসেবে। ৫ MHz-এর carrier আর মূলত কণ্ঠস্বর ও মাঝারি ডেটার যুগে এটি চমৎকার কাজ করেছে। সমস্যা শুরু হলো যখন লক্ষ্য হলো ২০ MHz বা তারও চওড়া চ্যানেলে শত Mbps.

চওড়া চ্যানেলে symbol খুব ছোট হয়। শহরে সংকেত দেয়াল-ভবনে প্রতিফলিত হয়ে কয়েক µs দেরিতে কয়েকটি পথে আসে (multipath); ছোট symbol-এ একটি symbol-এর দেরিতে আসা কপি পরের symbol-এর ওপর পড়ে (inter-symbol interference). CDMA-র receiver-এ এটি সামলাতে জটিল equalizer লাগে, যার খরচ bandwidth-এর সাথে দ্রুত বাড়ে। OFDM সমস্যাটি উল্টে দেয়: চওড়া চ্যানেলকে শত শত সরু subcarrier-এ ভাগ করে, প্রতিটিতে symbol লম্বা (LTE-তে প্রায় ৬৭ µs), আর মাঝে একটি cyclic prefix রেখে দেরিতে আসা কপিকে নিরীহ করে। প্রতিটি subcarrier প্রায় “সমতল” — এক গুণ দিয়েই সংশোধন। চ্যানেল চওড়া করা মানে শুধু subcarrier বাড়ানো; FFT চিপে এটি সস্তা।

আরও দুটি লাভ। MIMO: প্রতিটি সরু subcarrier-এ একাধিক antenna-র অঙ্ক সরল ম্যাট্রিক্স গুণ, তাই ২ × ২, ৪ × ৪ সহজে আসে। আর frequency-selective scheduling: base station জানে কোন ব্যবহারকারীর কোন subcarrier-এ সংকেত ভালো, আর প্রতি ms-এ RB সেভাবে ভাগ করে — CDMA-র “সবাই সব জায়গায়” নকশায় এটি সম্ভব ছিল না। দাম: OFDM সংকেতের শক্তি খুব ওঠানামা করে (উঁচু PAPR), ফোনের amplifier-এর জন্য খারাপ — তাই LTE uplink-এ SC-FDMA. আর reuse ১ রেখেও cell-কিনারায় interference সামলাতে নতুন সমন্বয়-কৌশল লাগল। শিল্প-রাজনীতিও ছিল: OFDMA-তে কোনো একক কোম্পানির patent-আধিপত্য কম, আর WiMAX-ও OFDMA নিয়ে প্রতিযোগিতায় নেমেছিল।

মূল উপলব্ধি: কোন multiple access “সেরা” তা নির্ভর করে চ্যানেলের চওড়া, multipath আর hardware-এর খরচের ওপর। চওড়া band আর MIMO-র যুগে OFDMA-র সরলতা জয়ী হয়েছে; Wi-Fi 6 (পর্ব ১৪) একই পথে হেঁটেছে।

প্র ০৪LTE কেন circuit-switched কণ্ঠস্বর পুরোপুরি বাদ দিল, আর এতে অপারেটরদের ব্যবসায় কী প্রভাব পড়ল?

2G আর 3G-তে আসলে দুটি নেটওয়ার্ক পাশাপাশি চলত: কণ্ঠের জন্য circuit-switched core (MSC), ডেটার জন্য packet core (SGSN/GGSN). দুটি নেটওয়ার্ক মানে দ্বিগুণ যন্ত্র, দক্ষ কর্মী আর রক্ষণাবেক্ষণের খরচ। ইতিমধ্যে ইন্টারনেট দেখিয়েছিল IP-র ওপর কণ্ঠ ভালোভাবেই চলে (VoIP, পর্ব ৪০), আর ডেটা-ট্রাফিক কণ্ঠকে বহুগুণ ছাড়িয়ে যাচ্ছিল। তাই LTE-র নকশাকারীরা সিদ্ধান্ত নিলেন: শুধু একটি packet core — EPC — আর কণ্ঠ হবে IMS-এর ওপর একটি অ্যাপ্লিকেশন।

রূপান্তরটি সহজ ছিল না। প্রথম দিকের LTE ফোনে কল এলে ফোন 3G বা 2G-তে নেমে কল নিত (CSFB) — কল-সংযোগে বাড়তি দেরি, আর কলের সময় ডেটা ধীর। VoLTE চালু করতে অপারেটরকে IMS বসাতে হয়েছে, ফোন-নির্মাতাকে সমর্থন দিতে হয়েছে, আর জরুরি কল, ফোন নম্বর ধরে রেখে অপারেটর বদল, আন্তঃঅপারেটর কল — সব নতুন করে মিলাতে হয়েছে। অনেক দেশে VoLTE ব্যাপক হতে কয়েক বছর লেগেছে।

ব্যবসার দিকে প্রভাব গভীর। যখন সবকিছুই IP, তখন অপারেটরের কণ্ঠস্বর আর যেকোনো ইন্টারনেট-অ্যাপের কণ্ঠস্বর প্রযুক্তিগতভাবে একই রকম — আর OTT অ্যাপ (মেসেজিং ও ইন্টারনেট-কলের অ্যাপ) শুধু ডেটা খরচেই কল দেয়। বাংলাদেশসহ অনেক দেশে প্রবাসী আত্মীয়ের সাথে কথা বলা অনেকাংশে এসব অ্যাপে সরে গেছে; আন্তর্জাতিক কল আর SMS-এর আয় চাপে পড়েছে। অপারেটরদের ভয় ছিল তারা শুধু “dumb pipe” হয়ে যাবে। উত্তর হিসেবে তারা ডেটা-প্যাকেজ, নিজস্ব ডিজিটাল সেবা আর QoS-ভিত্তিক বিশেষ সেবার দিকে গেছে — 5G-র network slicing-ও আংশিক এই ভাবনা থেকে: “শুধু bit নয়, নিশ্চয়তা বিক্রি করা”। আবার VoLTE-র নিজস্ব সুবিধা আছে: নিশ্চিত bit rate-এর bearer, দ্রুত কল-সংযোগ, আর ডেটা না থাকলেও কাজ করা।

মূল উপলব্ধি: All-IP নকশা প্রযুক্তিগতভাবে সরল আর সস্তা, কিন্তু এটি নেটওয়ার্কের মালিক আর তার ওপর চলা সেবার সম্পর্ক বদলে দেয়। Layering (পর্ব ০৩)-এর সুফল — যে কেউ ওপরের স্তরে সেবা বানাতে পারে — অপারেটরের জন্য প্রতিযোগিতাও।

প্র ০৫mmWave-এ এত bandwidth, তবু 5G-র বিস্তার কেন মূলত মাঝারি band-এর ওপর নির্ভর করে — আর বাংলাদেশের মতো দেশের জন্য এর অর্থ কী?

Shannon-এর সূত্র বলে capacity bandwidth-এর সমানুপাতিক — তাই কয়েকশো MHz-এর mmWave carrier লোভনীয়। কিন্তু পর্ব ০৮-এর free-space path loss-এ frequency-র বর্গ আছে: একই gain-এর antenna ধরলে ২৮ GHz-এ ৩.৫ GHz-এর চেয়ে প্রায় ১৮ dB বেশি ক্ষতি (২০ log ৮ ≈ ১৮)। সাথে দেয়াল, কাচ, গাছের পাতা, বৃষ্টি, এমনকি মানুষের শরীরেও বড় শোষণ। Beamforming কিছুটা পুষিয়ে দেয় — ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একই আকারের panel-এ অনেক বেশি antenna আঁটে — কিন্তু তবু একটি mmWave cell সাধারণত কয়েকশো মিটার, আর দৃষ্টিরেখা দরকার হয় প্রায়ই। মানে অনেক বেশি সাইট, প্রতিটিতে বিদ্যুৎ আর ফাইবার backhaul — খরচ বিপুল।

তাই বিশ্বজুড়ে 5G-র “কাজের ঘোড়া” মাঝারি band, বিশেষত ৩.৩–৩.৮ GHz-এর আশেপাশে: ১০০ MHz পর্যন্ত carrier, massive MIMO দিয়ে কভারেজ অনেকটা পুরোনো 4G সাইট থেকেই পাওয়া যায়। mmWave থাকে স্টেডিয়াম, বিমানবন্দর, ব্যস্ত মোড়ের মতো hotspot-এ, আর বাড়িতে বেতার ব্রডব্যান্ডে (fixed wireless access) — যেখানে বাইরে একটি নির্দিষ্ট যন্ত্র টাওয়ারের দিকে মুখ করে রাখা যায়। নিম্ন band (৭০০ MHz-এর মতো) দেয় চওড়া কভারেজ, কিন্তু গতি 4G-র কাছাকাছি।

বাংলাদেশের মতো ঘন জনবসতির, দামের প্রতি সংবেদনশীল বাজারে প্রশ্নগুলো আরও তীক্ষ্ণ: spectrum-এর দাম, প্রতিটি নতুন সাইটের জন্য ফাইবার backhaul, বিদ্যুৎ ও ব্যাকআপ, আর 5G-সমর্থিত ফোনের দাম — সবকিছু মিলিয়েই বিনিয়োগের লাভ হিসাব হয়। অনেক বিশ্লেষকের মতে এমন বাজারে প্রথমে 4G-র মান আর কভারেজ বাড়ানো, ভিড়ের এলাকায় মাঝারি band 5G, আর শিল্প-এলাকায় বিশেষ সেবা — এই ধাপে ধাপে পথই বাস্তবসম্মত; কোন দেশ কোন পথ নেবে, তা নীতি আর বাজার মিলিয়ে ঠিক হয়, আর পরিস্থিতি দ্রুত বদলায়। প্রযুক্তি-শিক্ষার্থীর জন্য শিক্ষাটি সাধারণ: নেটওয়ার্কের নকশা পদার্থবিজ্ঞান (path loss), তথ্যতত্ত্ব (Shannon) আর অর্থনীতি (সাইট-প্রতি খরচ) — তিনটির সমঝোতা।

মূল উপলব্ধি: বেশি bandwidth মানেই বেশি capacity নয়, যদি সংকেত পৌঁছাতেই না পারে। মোবাইল নেটওয়ার্কের band-কৌশল path loss আর প্রতি সাইটের খরচের হিসাব — আর সেই হিসাব দেশভেদে আলাদা।

অনুশীলন

খাতা-কলম আর ক্যালকুলেটর নিন — প্রতিটি সংখ্যা নিজে মিলিয়ে দেখুন।

  1. হাতে হিসাব (cellular planning): একটি অপারেটরের মোট ৩০ MHz spectrum, প্রতিটি duplex চ্যানেল ৫০ kHz (প্রতি দিকে ২৫ kHz). Path loss exponent ৪, প্রথম সারিতে ৬টি interferer, প্রয়োজনীয় S/I ১৫ dB. (ক) মোট চ্যানেল কত? (খ) omni antenna-য় সবচেয়ে ছোট বৈধ N আর প্রতি cell-এ চ্যানেল কত? (গ) তিনটি ১২০° sector-এ (২টি interferer) N = ৪ চলবে কি? চললে প্রতি cell-এ চ্যানেল কত?

    (ক) ৩০ MHz ÷ ৫০ kHz = ৬০০টি. (খ) দরকার (D/R)৪ ≥ ৬ × ১০১.৫ = ৬ × ৩১.৬২ ≈ ১৮৯.৭, তাই D/R ≥ ৩.৭১১ আর N ≥ ৩.৭১১² ÷ ৩ ≈ ৪.৫৯. বৈধ N: ৩, ৪, ৭ … — ৪ যথেষ্ট নয় (যাচাই: N = ৪-এ (√১২)৪ ÷ ৬ = ১৪৪ ÷ ৬ = ২৪ ≈ ১৩.৮ dB), তাই N = ৭; প্রতি cell-এ ⌊৬০০ ÷ ৭⌋ = ৮৫টি চ্যানেল (৬০০ − ৭ × ৮৫ = ৫টি বাড়তি, কয়েকটি cell একটি করে বেশি পেতে পারে)। (গ) N = ৪, ২টি interferer: ১৪৪ ÷ ২ = ৭২ ≈ ১৮.৬ dB ≥ ১৫ — চলবে; প্রতি cell-এ ৬০০ ÷ ৪ = ১৫০টি (প্রতি sector-এ ৫০টি) — প্রায় ১.৭৬ গুণ, যদিও sector-ভাগে trunking দক্ষতা কিছুটা কমে।

  2. Handover ট্রেস করুন: Event A3, Hys = ২ dB, offset ০, TTT = ১২০ ms, মাপ প্রতি ৪০ ms-এ (তাই টানা ৩টি মাপ)। সেবাদানকারী cell: −৯০, −৯১, −৯১, −৯২, −৯২, −৯৩, −৯৩ dBm; প্রতিবেশী: −৮৯, −৮৮, −৮৯, −৮৯, −৮৯, −৯০, −৯০ dBm (t = ০, ৪০, … ২৪০ ms). কখন Measurement Report যাবে? Hys = ০ হলে কখন যেত?

    পার্থক্য (প্রতিবেশী − সেবাদানকারী): +১, +৩, +২, +৩, +৩, +৩, +৩. শর্ত “> ২”: t = ০ না; t = ৪০ হ্যাঁ (১ম); t = ৮০-তে ঠিক ২ — “বেশি” নয়, ঘড়ি শূন্য; t = ১২০ হ্যাঁ (১ম), t = ১৬০ (২য়), t = ২০০ (৩য়) — টানা ৩টি মাপ, অর্থাৎ ১২০ ms পূর্ণ: t = ২০০ ms-এ রিপোর্ট. Hys = ০ হলে শর্ত “> ০” — t = ০ থেকেই সব মাপে সত্য, তাই তৃতীয় মাপে, t = ৮০ ms-এ। Hysteresis রিপোর্টকে ১২০ ms পিছিয়েছে; বদলে প্রতিবেশী যে সত্যিই টানা ভালো, সেটি নিশ্চিত হয়েছে।

  3. আউটপুট অনুমান করুন: অংশ ৩-এর LTE calculator-এ OVERHEAD = 0.30 করলে টেবিলের ১০ MHz সারির “64QAM 2x2” কলামে আর ৫ MHz সারির “QPSK 1x” কলামে কী ছাপা হবে?

    সূত্র: RB × ১৬৮ × ১০০০ × bit × layer × (১ − ০.৩০) ÷ ১০৬. ১০ MHz, 64-QAM, ২ layer: ৫০ × ১৬৮,০০০ × ৬ × ২ × ০.৭ = ৭০,৫৬০,০০০ → 70.6. ৫ MHz, QPSK, ১ layer: ২৫ × ১৬৮,০০০ × ২ × ০.৭ = ৫,৮৮০,০০০ → 5.9. (আগে ২৫% overhead-এ ছিল ৭৫.৬ আর ৬.৩.)

  4. কমান্ড লিখুন ও পড়ুন: একটি Linux কম্পিউটারে USB LTE modem লাগানো, ModemManager চলছে। সংকেতের মাপ (RSRP, RSRQ, SNR) দেখতে কোন কমান্ড দেবেন? নিচের উদাহরণ আউটপুট দেখে সংযোগের মান বিচার করুন, আর ফোনে একই তথ্য কোথায় পাবেন বলুন।
    $ mmcli -m 0 --signal-get        # উদাহরণ আউটপুট
      LTE  |   rssi: -67.00 dBm
           |   rsrq: -12.00 dB
           |   rsrp: -97.00 dBm
           |    snr: 6.00 dB

    প্রথমে mmcli -L দিয়ে modem-এর নম্বর, তারপর মাপ চালু করতে mmcli -m 0 --signal-setup=10 (প্রতি ১০ সেকেন্ডে), আর দেখতে mmcli -m 0 --signal-get. আউটপুট পড়া: RSRP −৯৭ dBm — মাঝারি (cell দূরে বা ভবনের ভেতরে); RSRQ −১২ dB — মাঝারি, কিছু ভিড় বা interference; SNR ৬ dB — কম, উঁচু QAM টিকবে না, তাই গতি সীমিত। Modem জানালার কাছে বা উঁচুতে সরালে উন্নতি হতে পারে। ফোনে: Android-এ Settings → About phone → SIM status (পথ নির্মাতাভেদে আলাদা); iPhone-এ একটি field test মোড আছে (iOS সংস্করণভেদে আচরণ বদলায়)।

নিজেকে যাচাই করুন

ভুল হলে কারণসহ ব্যাখ্যা পাবেন, আবার চেষ্টাও করতে পারবেন।

ক্রমএকটি ফোন চালু হয়ে LTE নেটওয়ার্কে নিবন্ধিত হয়ে IP ঠিকানা পাওয়া পর্যন্ত — ধাপগুলো সঠিক ক্রমে সাজান (▲▼ চেপে সরান)

  1. Cell খুঁজে synchronization আর সিস্টেম-তথ্য পড়া
  2. Random access আর RRC সংযোগ তৈরি
  3. Attach Request — MME-তে নিবন্ধনের অনুরোধ
  4. AKA — নেটওয়ার্ক আর SIM-এর পারস্পরিক যাচাই
  5. Create Session — P-GW IP ঠিকানা দেয়, default bearer তৈরি
  6. Attach Accept/Complete — radio bearer চালু, ডেটা চলতে পারে

ষড়ভুজ cell-এর frequency reuse-এ cluster size N = i² + ij + j² (i, j অ-ঋণাত্মক পূর্ণসংখ্যা)। নিচের কোনটি বৈধ cluster size নয়?

  • ৩
  • ৭
  • ১২
  • ৫

Cell-এর ব্যাসার্ধ R = ২ km আর cluster size N = ৭. একই চ্যানেল ব্যবহার করা নিকটতম দুই cell-এর কেন্দ্রের দূরত্ব D প্রায় কত?

  • ১৪ km
  • প্রায় ৯.১৭ km
  • প্রায় ৫.২৯ km
  • প্রায় ৪.৫৮ km

LTE-র EPC-তে কোন অংশ ফোনকে IP ঠিকানা দেয় আর handover-এর পরও সেই ঠিকানার স্থায়ী নোঙর হিসেবে ইন্টারনেটের দিকে থাকে?

  • MME
  • HSS
  • P-GW
  • eNodeB

LTE-তে downlink-এ OFDMA, কিন্তু uplink-এ (ফোন থেকে টাওয়ারে) SC-FDMA ব্যবহারের মূল কারণ কী?

  • ফোনের সংকেতের peak-to-average power ratio কম রাখা, যাতে amplifier দক্ষ হয় আর ব্যাটারি বাঁচে
  • Uplink-এ বেশি bandwidth পাওয়া
  • Uplink-এ circuit switching চালানো
  • Uplink-এ encryption এড়ানো

দুই cell-এর সীমানায় একটি ফোন বারবার cell A থেকে B আর B থেকে A-তে handover করছে। কোন সমন্বয় এটি কমাবে?

  • Hysteresis আর time-to-trigger শূন্য করা
  • যুক্তিসঙ্গত hysteresis (যেমন ৩ dB) আর time-to-trigger (যেমন ৩২০ ms) দেওয়া
  • Paging-এর হার বাড়ানো
  • প্রতি handover-এ ফোনকে নতুন IP দেওয়া

5G-তে SUCI-র উদ্দেশ্য কী?

  • ডেটার গতি বাড়ানো
  • Handover দ্রুত করা
  • স্থায়ী গ্রাহক-পরিচয় বাতাসে encrypted অবস্থায় পাঠিয়ে IMSI catcher থেকে রক্ষা করা
  • ফোনকে public IP ঠিকানা দেওয়া

শব্দকোষ

লেখার মধ্যে ডটেড দাগ দেওয়া শব্দে মাউস রাখুন বা চাপুন — অর্থ দেখাবে। এই পর্বের সব নতুন শব্দ এখানে একসাথে:

মনে রাখুন

  1. Frequency reuse: N = i² + ij + j² (১, ৩, ৪, ৭, ১২ …), D/R = √(3N), S/I ≈ (√(3N))n ÷ ৬; sectoring S/I বাড়ায়, cell splitting capacity বাড়ায় (R অর্ধেক → প্রায় ৪ গুণ)।
  2. প্রজন্ম: GSM = ২০০ kHz × ৮ timeslot, BTS/BSC/MSC; WCDMA = ৫ MHz, reuse ১, soft handover; LTE = OFDMA/SC-FDMA, RB = ১২ × ১৫ kHz, eNodeB + EPC (MME, S-GW, P-GW, HSS); 5G = NR, gNB, 5GC (AMF, SMF, UPF), massive MIMO, slicing.
  3. Mobility: idle-এ tracking area আর paging; connected-এ নেটওয়ার্ক-নিয়ন্ত্রিত handover — LTE-তে X2 বা S1, সবই hard handover.
  4. Handover-এর নিয়ম: প্রতিবেশী > সেবাদানকারী + Hys, একটানা TTT ধরে; না হলে ping-pong, বেশি হলে দেরি আর সংযোগ পড়া।
  5. IP আর নিরাপত্তা: P-GW/UPF হলো IP-র নোঙর, নিচের বদল GTP tunnel-এ লুকানো (Mobile IP-র home agent + CoA-র বদলে); SIM-এর চাবি দিয়ে AKA-তে পারস্পরিক যাচাই, 5G-তে SUCI.

পরের পর্বে: মোবাইলের core এখন data center-এ চলা software — তাহলে data center-এর ভেতরের নেটওয়ার্ক কেমন? হাজার হাজার সার্ভার জোড়ার leaf-spine নকশা, ECMP আর load balancer.

আরও পড়ুন · ABCL TECH-এ আপনার পরবর্তী পদক্ষেপ

এই পর্বটি শেয়ার করুন:
এই পর্বে ভুল পেয়েছেন? জানান