Telekomünikasyon, bilginin haberleşme amaçlı

Transkript

1 GÜNÜMÜZ HABERLEŞME TEKNOLOJİLERİNE KISA BİR BAKIŞ Mehmet Okty ELDEM Elektronik Y. Mühendisi EMO Ankr Şubesi Üyesi Telekomüniksyon, bilginin hberleşme mçlı olrk dikkte değer bir mesfeye iletilmesidir. yükselteci ile serbest uzy knlı rsındki r yüzdür. Serbest uzy knlı iletim ortmıdır. Alıcı nteni serbest uzy knlı ile lıcı rsındki r yüzdür, sinylin en son gittiği yer, gidilecek yerde insnlrın duymsı için elektrik sinyli ses sinyline dönüştürülür. Telefon htlrındki hberleşme noktdn-nokty hberleşme olrk dlndırılır çünkü hberleşme bir lıcı ile bir verici rsınddır. Rdyo yyını ile ypıln hberleşme yyın komüniksyonu denir çünkü hberleşme bir güçlü verici ile birçok düşük güçlü fkt hsss lıcılr rsınd gerçekleşir. Çoklu verici ve lıcının birlikte çlıştığı ve ynı fiziksel knlı pylşn sistemlere mültipleks sistem denir. Günümüzde hberleşme (komüniksyon); telefon, rdyo ve televizyon, internet, yerel ve geniş ğlrdn (Locl nd wide re networks) meydn gelmiştir. İletim Ortmı Bilgi Kynğı Mesj Verici Sinyl Gürültü Kynğı Alıcı Gidilecek Yer Alınn Mesj Sinyl Hberleşme sinylleri nlog, dijitl vey ışık (fiber optik) olrk iletilebilmektedir. Anlog sinyl bilgiyle orntılı olrk sürekli olrk değiştirilir. Dijitl sinylde ise bilgi kesikli değerlerin bir kümesi olrk kodlnmktdır (örneğin 1 ve 0 lrın bir kümesi). Anlog sinyl yyılm ve lm sırsınd gürültüye (noise) mruz klır. Gürültü orijinl sinyle rstgele olrk sinyl eklemek vey çıkrtmk olrk tnımlnbilir. Söz konusu gürültü seviyesi dijitl sinyllerde belli bir seviyenin üstünde ise nck bilginin bozul-msın neden olbilir. Bu bğlmd dijitl sinyller nlog sinyllere göre dh z gürültüden etkilenirler. Şekil 1 Hberleşme sistemi blok diygrmı. Temel bir hberleşme sistemi üç n birimden meydn gelir. Bu birimler değişik şekillerde olbilirler: 1) Verici: Bilgiyi lır ve sinyle dönüştürür 2) İletim Ortmı: fiziksel knl d denir, sinyli tşır. (Örnek serbest uzy knlı). 3) Alıcı: sinyli knldn lır ve kullnılbilir bilgiye dönüştürür. Örneğin rdyo yyın istsyonundki büyük güç yükselteci vericidir, yyın nteni r yüzdür, güç Şekil 2 Anlog ve dijitl sinyeller 3

2 Optik sinyller, dijitl sinyller elektrikselden optiğe yni ışığ dönüştürülerek elde edilir ve ince cm fiber htlr içinden gönderilir. Dh sonr lıcı trft tekrr elektriksel sinyle dönüştürülür. hberleşmesi, krsl mikrodlg (Terrestril Microwve) ve kblosuz yerel şebekeler (Wireless LAN) gösterilebilir. Şekil 3 İletken ve fiber kblolri Hberleşme Sinyllerinin İletildiği Fiziksel Ortm: Çiftlenmiş kblo (Twisted pir), koksiyel kblo vey fiber optik kblolr olbilir. Kullnıln ışığın dlg boyu 1200 nm ve hberleşme hızı 10 Tb/s olbilmektedir. Hberleşme sinylleri kblosuz olrk serbest uzyd d iletilir, serbest uzy yyınlrın örnek olrk rdyo frekns yyınlrı denen rdyo ve televizyon yyınlrını gösterebiliriz. Şekil 5 Krsl yyın, Uydu hberleşmesi. Verici ile iletişim ortmı rsınd fiziksel ve mntıksl olmk üzere iki türlü ulşım şekli olbilir: 1) Hberleşme sistemleri bzen dubleks çlışırlr, ynı nd hem lm hem de gönderme ypbilirler, telefonlr gibi. Telsizler, rdyo/televizyon vericileri ise simpleks vey yrı-dubleks olrk tnımlnırlr, yni ynı nd hem gönderme hem de lm işlemi yp() mzlr Şekil 4 Rdyo frekns yyını, kblosuz yerel şebekeler. Görüş lnınd yyınım denen (Lineof-sight) lıcı verici ntenlerinin birbirlerini görmesi gereken yyınım olrk; uydu. İletişim ortmın mntıksl bğlntı (Logicl reltionships) şğıd belirtildiği gibi üç türlü ypılbilmektedir. b. Geri-dönüş-knllı (Return chnnel): Sinyl kblolu TV den yollnırken dönüş telefon httındn olbilmektedir, c. 2-yollu-sıryl (Two-wy lternting): her bir terminlin gönderme ve lm yeteneği vrdır fkt ynı nd gönderme ve lm ypmzlr. d. 2-yollu-ynı-nd (Two-wy simultneous): Her bir terminl ynı nd gönderme ve lm ypr. 2) İletişim ortmın çoklu ulşım, çoklm (Multiplexing) nlog vey syısl olbilir. Syısl çoklm; zmn bölmeli çoklm, isttistiksel çoklm 4

3 ve pket nhtrlm yöntemleri ile ypılır. İletişim ortmın çoklu ulşımd kontrol yöntemleri ise şöyledir: oln sbit htlı telefon sistemi, PTSN, günümüzde tümüyle syısl dönüştürülmüş ve mobil özelliği kznmıştır. Contention Token-bsed Centrlized token control Distributed token control Hberleşme Şebekeleri Hberleşme şebekesi vericiler, lıcılr ve hberleşme knllrındn oluşn bir iledir. Bu sistemde biri diğerine mesj yollr. Bzı syısl hberleşme şebekeleri 1 vey dh fzl router içerirler, routerlr doğru boneye bilgiyi iletmek için birlikte çlışırlr. Anlog hberleşme şebekeleri 1 vey dh fzl nhtr (switch) içerirler. Bu nhtrlr 2 vey dh fzl kullnıcı rsınd bğlntı kurr. Her iki şebeke için tekrrlyıcı (repeter) gereklidir. Repeterler uzun mesfelere sinyl iletmek gerektiğinde sinyli yeniden üretmek için gereklidir. Bu sinylin çok zyıflyrk gürültüye krışmsını önlemek için kullnılır. Bilgisyr şebekeleri (Computer networks): Bir hberleşme knlın bğlı oln bilgisyrlrın ve donnım elemnlrının bir ilesidir. Bu ypı syesinde kynklr ve bilgi pylşılır. Örnek: ARPANET, Ethernet, Internet, Wireless networks. Yerel Htlr Sntrl Şekil 7 Kmusl Telefon Şebekesi. Iki bone nhtrlrl biribirine fiziksel olrk bğlnrk hberleşirler. Pket nhtrlmlı şebekeler (Pcket switched networks) Yerel Htlr Sntrl Pket nhtrlm, bir syısl şebeke hberleşme yöntemidir. Gönderilecek bilgiyi içeriğine tipine vey ypısın bkmksızın- uygun boyutt gruplr (pket) yırır. Pket nhtrlm özelliği veri dizisini (pketlerin bir dizisi) değişken-bit-gönderme-hızıyl rdışık olrk, pylşıln bir şebeke üzerinden gönderir. Çprzlyn şebeke dptörleri, nhtrlr, router ve diğer şebeke cihzlrı gelen pketi tmponlr ve sıry koyr dolyısıyl knl trfiğine bğlı olrk pkette değişken bir gecikme meydn gelebilir. Şekil 8 Pket nhtrlm tekniği. Şekil 6 Bilgisyr şebekeleri (Locl nd wide re network). Rdyo şebekeleri Kmusl, Anhtrlmlı, Telefon Şebekeleri (Public switched telephone networks, PSTN): Tüm Dünynın kmusl devre nhtrlmlı telefon şebekesidir. Telefon htlrı, fiber optik kblolr, mikrodlg iletim bğlrı (link), hücresel şebekeler, hberleşme uydulrı, denizltı telefon kblolrı, bütün rbğlşım (inter-connected) nhtrlm merkezlerinden oluşur, böylece dünydki herhngi bir telefon bonesi diğeri ile hberleşebilir. Orjinli nlog Dünyd günümüzde kullnılmkt oln 2 tip rdyo şebekesi vrdır. Tek yönlü rdyo yyın şebekesi; çoğunlukl kmuy bilgi iletmek için ve eğlence progrmlrı ypmk için kullnılmktdır; 2. si ise çift yönlü şebekedir; çoğunlukl kmunun güvenliği için kmu servisleri trfındn kullnır, örneğin polis, itfiye, vb. Televizyon şebekeleri: Televizyon şebekeleri TV progrmlrını dğıtn hberleşme şebekeleridir. Bir merkezden üretilen TV progrmlrı birçok televizyon istsyonun verilir 5

4 Çözüm için, modülsyon tekniği geliştirilmiştir. Modülsyond ses vey görüntü sinyli yyınlnmz. Rdyo frekns (RF, yyın freknsı) denilen bir bşk elektromnyetik dlg yyınlnır. Bu sinyl yüksek freknslıdır. Şyet f ile frekns, c ile ışık hızı sbiti ve ile dlg boyu gösterilirse, Şekil 9 Rdyo ve Televizyon şebekelerine örnekler. Soldki resim Amerik hv durumu veren rdyo istsyonlrını göstermekte, sğdki ise bzı TV şebekelerini (yyınlyıcılrını) göstermektedir. Modülsyon Bir bilgiyi nkletmek için dh yüksek freknslı periyodik bir dlgşeklinin (tşıyıcı) bir vey dh fzl özelliğinin şekillendirmesine modulsyon denir. Yyıncılıkt ilke ses, görüntü vey veri gibi bir bilginin bir nten yrdımıyl elektromnyetik dlg olrk çevreye yyınlnmsıdır. Fkt bu sinyllerin olduğu gibi nten yrdımıyl yyınlnmsı şğıd belirtilen üç sebepten ötürü olnksızdır. Dlg boyu frekns ile ters orntılı olduğundn RF sinylinin dlgboyu ve dolyısıyl nten boyutu nispeten kısdır. Ayrıc, rdyo frekns sinylinin freknsındki değişim freknsın kendine göre düşük olduğundn ( < % 10 ) nten fiziki boyutunu değiştirmeğe gerek klmz. Üstelik, her yyıncı frklı bir RF sinyli kullndığı için, lıcılr frklı RF sinyllerine yrlnbilir ve frklı yyınlr krışm olmksızın izlenebilir. Modülsyon için Anlog ve Syısl iki temel yöntem vrdır. Anlog Modülsyon Teknikleri Anlog modülsyond tşıyıcı modüle edilen sinylin nlık değerleri ile sürekli olrk ve uygun bir şekilde değiştirilir. Bşlıc modülsyon çeşitleri şğıd verilmiştir: Tblo 1 Anlog Modülsyon Çeşitleri Antenin fiziki boyutu yyınlnmk istenen sinylin dlg boyu ile krşılştırılbilir olmlıdır. Oys ses sinylinin dlg boyu 10 km ile 20 km rsınd değişir. Bu kdr uzun dlg boylrı doğl olrk nten yoluyl iletişimin önünde engeldir. (Örnek ses için verilmiştir. Am durum görüntü sinyli için de böyledir.) Yukrıd verilen 10 ve 20 km değerlerinden ilki klın, ikincisi ince seslerin sınır değeridir. Bu sebepten, yyın sırsınd nten boyunun progrm içeriğine göre durmdn değiştirilmesi gerekir. Çok kıs süre içinde, nten boyutunun durmdn değiştirilmesi teknolojik olnklrın çok ötesindedir. Öte yndn, çok syıd lıcının izlenebildiği bir bölgede lıcının birbirine krıştırmdn bütün yyınlrı izlemesi gerekir. Oys bütün yyıncılrın yyınldıklrı elektromnyetik sinyller ynı lıcıy ulşrk, yyını izlenemeyecek kdr krıştırırlr. Tblo 2 Temel Anlog Modülsyon Dlg λ 6

5 şekilleri Bu deyim hberleşmede morse kodunun kullnımındn mirs klmıştır Birçok nhtrlm tekniği vrdır: bşlıclrı phse-shift keying, frequency-shift keying ve mplitude-shift keying. Söz konusu modülsyonlr düşük veri hızlrınd ve kıs menzil için yygın olrk kullnılmktdır. Bluetooth sistemi fz kydırmlı nhtrlm tekniği kullnır. Phse-shift keying ve mplitude-shift keying kombinsyonu vrdır qudrture mplitude modultion (QAM) olrk tnımlnır, yüksek kpsiteli digitl rdyo hberleşme sistemlerinde kullnılır. Bşlıc modülsyon çeşitleri ve modülsyon prensipleri şğıd verilmiştir: Tblo 4 Bşlıc Syısl Modülsyon Dlg şekilleri Syısl Modülsyon Teknikleri Modülsyon, digitl mesjlrı nlog dlg şekli olrk temsil eder. Yygın olrk bun nhtrlm (keying) denir. Tblo 3 Syısl Modülsyon Çeşitleri Yitirdiklerimiz... Odmız 300 Sicil No lu Üyesi Münir Zeki TANYELOĞLU, 803 Sicil No lu Üyesi Ümit EKİNCİ, 2313 Sicil No lu Üyesi Remzi PINAR, 1169 Sicil No lu Üyesi Glip CENKÇİLER, Sicil No lu Üyesi Hsn Sinn OKTAY, 555 Sicil No lu Üyesi Glip Atmc BALOĞLU, Sicil No lu Üyesi Sbhttin Tner TURAN, Sicil No lu Üyesi Tunçy KOCAMAN veft etmiştir. Yitirdiğimiz üyelerimizin ilesine ve sevenlerine sbır mühendislik cmisın bşsğlığı diliyoruz. 7