Veri Đletişiminin Teorik Temelleri

Transkript

1 FĐZĐKSEL KATMAN

2 Veri Đletişiminin Teorik Temelleri Bilgi, iletişim hattından gerilim veya akım gibi fiziksel parametrelerin değişimi ile iletilir. Bu parametreyi bir matematiksel fonksiyon (örn. g(t)) olarak tanımlayarak sinyalin davranışını modelleyebilir ve matematiksel olarak inceleyebiliriz. Fourier Serisi Periyodu T sn. olan herhangi bir periyodik fonksiyon g(t), sonsuz sayıda sinüssel fonksiyonun toplamı olarak ifade edilebilir. 1 g( t) = c 0 + cn exp( j2πnft ) 2 n=, n 0 Burada c n n inci harmoniğin karmaşık genliğini vermektedir: c n = 1 T T 0 g( t)exp( j2πnft ) dt

3 Fourier Serilerinin konuyla ne ilgisi var? Bitlerin 1 ve 0 olarak karşıya gönderilmesi sırasında genliği bitin değerine göre değişen bir kare vurum dizisi kullanılır. Bu vurum dizisi Fourier serisi yardımıyla sonsuz adet değişik frekans ve genliğe sahip sinüs fonksiyonlarının toplamı ile ifade edilebilir. Bu kare vurum dizisinin fiziksel kanalda bozulmadan karşıya iletilebilmesi için kanal bantgenişliğinin sonsuz olması gerekir (n->sonsuz, 2πnf->sonsuz.) Hiçbir gerçek kanal bu bantgenişliğine sahip değildir. Genellikle belirli bir frekanstan (kesim frekansı) yüksek frekans bileşenleri kanal tarafından bloke edilir. Bu durum sonraki yansıda, kanalın 1, 2, 4 ve 8 harmoniğin geçişine izin verdiği durumlar sırayla gösterilmektedir. Kanal tarafından bastırılmadan geçebilen frekans aralığına bantgenişliği ismi verilir.

4

5 Bantgenişliği kanalın uzunluk, kalınlık, üretim materyali vs. gibi fiziksel özelliklerine bağlıdır. Örneğin sıradan bir telefon hattının karakteristik bantgenişliği 3000 Hz (3kHz) civarındadır. Veri iletim hızının b bit/sn olduğu durumda 8 bitlik verinin iletimi için 8/b sn süreye ihtiyaç vardır, dolayısıyla ilk harmoniğin frekansı b/8 Hz dir. Kanal bantgenişliği gözönüne alındığında kanalın izin verdiği en fazla harmonik sayısı şu şekilde bulunur: 3000/(b/8)=24000/b. Tabloyla ifade edilirse; Bps Đlk Harmonik (Hz) Gönderilebilen harmonik sayısı

6 Đletişim hızı arttıkça kanaldan geçebilen harmonik sayısı da o oranla azalıyor, sinyal üzerindeki bozulma da o oranda artıyor. Bu nedenle yüksek iletişim hızlarına erişebilmek için daha sonra görülecek özel sinyal tasarımı gerekmektedir.

7 Bir Kanalın En Yüksek Veri Hızı Sonlu bir bantgenişliğine, H, sahip gürültüsüz bir kanalın izin vereceği en yüksek veri hızı değeri en yüksek veri hızı=2hlog 2 V bit/sn olarak hesaplanabilir. Burada V iletilen sinyalin genliğinin basamak sayısıdır. Örneğin bir telefon hattı için H=3kHz, ikili (binary) iletişim için V=2 (0,1) kullanılırsa mümkün olan en yüksek veri iletim hızı 6000 bps olarak bulunur. Bu teorik bir limittir, pratik sistemlerde bunun çok altında değerler elde edilebilir. Bu düşüşün en büyük nedenlerinden birisi kanalda sinyale eklenen gürültüdür. Kanal gürültüsünün miktarı sinyalgürültü oranı (SGO, SNR) ile ölçülür. Sinyal gücü S, gürültü gücü N olsun, SNR genellikle db ile ifade edilir SNR db =10log 10 S/N db

8 Çok büyük oranları ifade etmek için decibel (db) birimi kullanılmaktadır. Örneğin S/N=10 ise SNR db =10dB, S/N=1000 ise SNR db =30dB dir. Gürültülü bir kanalda ulaşılabilicek en yüksek veri hızı en yüksek veri hızı = H log 2 (1+S/N) bps olarak bulunur. Örneğin 3kHz bantgenişliğine ve 30dB SNR a sahip bir kanaldan hangi sinyalleşme metodu kullanılırsa kullanılsın, 30kbps den daha hızlı iletişim yapılamaz.

9 Kılavuzlu Đletişim Ortamı Đletişim ortamı genel bir ifade ile kılavuzlu (çaprazlanmış çift (twisted pair), fiber optik vs) ve kılavuzsuz (radyo, lazer vs) olarak ikiye ayrılabilir. Çaprazlanmış Çift Bir bakır kablo çifti sinyal taşımada kullanıldığı zaman bir anten gibi etrafında manyetik alan oluşturur ve komşu kablolarda girişime neden olur. Eğer bu çift sık şekilde çaprazlanırlarsa her çaprazlamadaki manyetik alan komşu çaprazın manyetik alanını etkisiz hale getirir. Böylece komşu çiftlerde meydana gelen girişim en aza indirilir.

10 En sık kullanılan çaprazlanmış çift telefon hattıdır. Kısa mesafelerde ekranlanmamış (unshielded twisted pair, UTP) olarak kullanılabileceği gibi mesafenin uzaması halinde çevreden gelebilecek elektromanyetik etkiyi engellemek amacıyla bir ekran içine de yerleştirilebilir (shielded twisted pair, STP). Çaprazlanmış çiftler hem analog (konuşma) hem de sayısal (veri) sinyal iletimi için kullanılırlar. Bantgenişlikleri kullanılan bakırın kalınlığı ve hattın uzunluğuyla orantılıdır. Đyi koşullarda birkaç megabit/sn hıza izin verebilirler. Bilgisayar ağlarını ilgilendiren iki türleri mevcuttur; - Çaprazlanmış dört adet çiftin oluşturduğu Category 3 (CAT 3), - CAT 3 e benzeyen ama çaprazların daha sık olduğu Category 5 (CAT 5) kablolar. Bu iki tür 16 MHz ve 100MHz bantgenişliğine sahiptir. Yeni standartlar olan CAT 6 ve CAT 7 kablolar 250MHz ve 600MHz bantgenişliğine sahip olacaklardır. Hepsi UTP dir, STP sadece IBM tarafından kurulan ağlarda ve çok az kullanılmaktadır.

11 Koaksiyel Kablo (Coaxial, eşeksensel) Çokça kullanılan başka bir kablo türü de koaksiyel kablodur. UTP ye göre daha iyi bir ekranlanmaya sahip olduğu için daha uzun mesafelerde kullanılabilir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi iç içe geçmiş iki bakır katmandan oluşur. Veri akışı tek damarlı bakır iç katmandan yapılırken, genellikle örgü şeklindeki bakır dış katman ekranlamayı gerçekleştirilir. Ekranlama nedeniyle çok geniş bantgenişliğine (1GHz) ve çok yüksek gürültü bağışıklığına sahiptir. Kablolu televizyon ve MAN ağlar için sıklıkla kullanılır.

12 Fiber Optik Özel bir cam materyalden yapılan fiber optik kablolar günümüzde 1Gbps hız ve hemen hemen sıfır gürültüye sahiptir. Teorik olarak fiberlerin kapasitesi 50,000Gbps (50TB) dır. Optik bir iletişim sisteminin üç temel öğesi bulunur: Işık kaynağı, iletişim ortamı ve sezici. Genellikle 1 biti ışığın varlığıyla, 0 biti ise yokluğuyla ifade edilir. Çok ince fiber kablodan iletilen bu ışık, alıcıda bulunan sezici tarafından tekrar elektriksel 1 ve 0 seviyelerine çevirilir. Her iki uca da bir ışık kaynağı ve bir sezici bağlanarak çift yönlü iletişim kurmak mümkündür. Fiber içinden iletişim ışıkla ilgili fizik kuralları doğrultusunda yapılabilir: Fiber içinden yüzeye uygun açıyla gönderilen ışık demeti sınırdan yansıyarak fibere geri döner. Eğer açı doğru değilse ışık yüzeyden kırılarak dışarıya kaçar.

13 Şekil (b) de kritik açıdaki ışık demeti fiber içine hapsolmuştur ve fiber boyunca yansıyarak ilerler. Dalgaboyu farklı olan her ışık demetinin kırınım açısı farklıdır. Dolayısıyla aynı ortamdan farklı dalgaboyunda ışık gönderilebilir. Bu tür fiber kablolara çok modlu (multimode) ismi verilir. Fiber kalınlığı birkaç dalgaboyu cinsinden olduğu koşullarda ışık fiber içinde düz bir yol izler. Bu tür fiberlere tek modlu (single mode) denir. Bu kablolar daha pahalı olmakla birlikte dah uzak mesafelerde kullanılırlar. Mevcut tek modlu fiberler 50Gbps hıza ulaşabilmektedir.

14 Fiber Đçinden Işığın Đletimi Optik fiberler ucuz bir malzeme olan camdan yapılmaktadır. Camın içinden geçen ışığı zayıflatması ışığın dalgaboyuna bağlıdır. Bu zayıflatma şu şekilde tanımlanabilir: gönderilen_güç zayıflama = 10log10 db alinan_güç Örneğin güçte iki kat azalma 10log 10 2=3dB'dir. Aşağıdaki şekilde fiber optik kabloların iletişim için kullanılan kızılötesi ışınımda meydana getirdiği zayıflatma görülmektedir.

15 Optik iletişimde kullanılan üç dalgaboyu, 0.85, 1.30 ve 1.55 micron, şekilde işaretlenmiştir.

16 Fiber Kablolar Fiber optik kablolar cevresindeki bakır örgü dışında koaksiyel kablolara benzerler. Aşağıdaki şekilde solda fiber kablonun yapısı gösterilmektedir. Ortada çoklu mod fiberlerde 50micron, tek mod fiberlerde 8-10micron kalınlığında bir cam merkez bulunmaktadır. Bu merkezin etrafı yine camdan yapılan fakat merkezden farklı fiziksel özelliklere sahip bir kaplama bulunmaktadır. Bunun amacı merkezde ilerleyen ışık demetinin dişarıya kaçmasını engellemektir. En üstte ise içerideki merkez ve kaplamayı korumak amacıyla plastik bir kılıf bulunmaktadır.

17 Fiber kablolar genellikle demet halinde üretilirler. Önceki şekilde sağda örnek bir fiber kablo demeti gösterilmiştir. Fiber kablolar karada genellikle bir metre derinliğe gömülmektedir. Denizde ise sığ yerlerde tabana gömülmekte, çok derin yerlerde ise okyanus dibine bırakılmaktadır. Fiber kabloların birbirine bağlanması üç türlü gerçekleştirilebilir: 1. Her kablo bir fiber konnektörle sonlandırılır, ve gelen ışık konnektörden geçerek öbür fibere iletilir. Bu işlem sırasında gelen ışığın yaklaşık %10-20si kaybedilir. 2. Kabloların uçları çok yüksek hassasiyette kesilir ve iki kablo uygun bir kılıf içerisinde uç uca eklenir. Bu durumda ise ışığın %10 kadarı kaybedilir. 3. Đki fiber eritilip birbirine yapıştırılır. Đyi yapılan bir yapıştırma çok az miktarda ışık kaybına neden olur. Her üç koşulda da ek yerinden ışığın bir kısmı geriye yansıyarak gönderilen sinyalde girişime neden olabilir.

18 Fiber optik iletişimde iki tür ışık kaynağı kullanılmaktadır. Birincisi elektronik bir devre elemanı olan LEDler (Light emitting diode) ikincisi ise yarı-iletken lazerlerdir. Aşağıdaki tabloda bu kaynakların özellikleri özetlenmiştir: Özellik LED Yarı-iletken Lazer Veri Hızı Düşük Yüksek Fiber tipi Çoklu mod Çoklu ve tekli mod Mesafe Kısa Uzun Ömrü Uzun Kısa Isısal hassasiyet Çok az Yüksek Maliyet Ucuz Pahalı Fiber kablonun alıcı tarafında üzerine ışık düştüğünde elektriksel sinyal üreten bir fotodiyot bulunmaktadır. Günümüzde kullanılan fotodiyotların tipik tepki zamanı 1ns civarındadır. Bu, iletişim hızını 1Gbps'e sınırlamaktadır.

19 Fiber Optik Ağlar Fiber optik kabloya bağlantı yapılması Ethernet'ten daha zor olmasına rağmen LAN'larda ve uzun mesafeli iletişim için kullanılmaktadır. Bağlantı sorununu çözmenin yollarından birisi aşağıdaki şekilde verildiği gibi bir halka ağını noktadan-noktaya bağlantılarla sağlamaktır. Her bilgisayardaki arayüz bir uçtan gelen ışığı kendi kullanabileceği elektrik sinyaline çevirir ve öbür uçta bu elektrik sinyalini tekrar ışığa dönüştürür. Bu şekilde bir bilgisayarın ağdan mesaj alıp vermesine izin veren bir T-bağlantısı sağlanmış olur.

20 Đki tür arayüz kullanılabilir. Birincisi pasif arayüzdür. Fiber kabloya bağlanan iki terminalden birisine mesaj göndermek için bir LED öbürüne ise mesaj almak için bir fotodiyot bağlanır. Bu arayüz çok güvenlidir, çünkü LED'in veya fotodiyodun bozulması halinde halka kırılmak ve o bilgisayarın bağlantısı kopmakla birlikte diğer bilgisayarlar iletişime devam edebilirler. Đkinci tür ise yukarıdaki şekilde sağda gösterilen aktif tekrarlayıcı arayüzdür. Burada alınan ışık elektrik sinyaline çevirilip tekrar güçlendirilerek öbür uçtan tekrar ışık formunda fibere verilir. Bilgisayarın bağlantısı arada ışığın elektrik sinyaline dönüştürüldüğü kısımda yapılır. Günümüzde sadece optikten oluşan tekrarlayıcılar da üretilmektedir. Bunlarda elektrik sinyaline dönüşüme gerek olmadığından veri hızını düşüren elektronik elemanlar kullanılmadığı için çok yüksek hızlarda iletişim kurmak mümkün olmaktadır.

21 Aktif bir tekrarlayıcı bozulursa bütün ağ yapısı çöker. Öte yandan fiberdeki ışık her tekrarlayıcıda güçlendirildiği için iki bilgisayar arasındaki mesafe kilometrelerce olabilir ve ağa bağlanan bilgisayar sayısı üzerinde bir sınır bulunmaz. Oysa bir pasif arayüzde her bilgisayar bağlantısında ışık kaybı meydan gelir. Bu da bilgisayarlar arası mesafe ve ağa bağlanabilecek bilgisayar sayısı üzerine ciddi sınırlamalar getirir.

22 Fiber ağlarda halka topolojisinin yanında genele yayın topolojisi de kurulabilir. Bir örnek aşağıdaki şekilde verilmiştir. Her bilgisayarın giriş ve çıkış portlarına bağlanmış fiberler ortak bir silica'da birbirine bağlanır. Bu şekilde bir bilgisayardan iletilen bir mesaj bütün bilgisayarlar tarafından alınabilir. Gönderilen ışığın bütün fiberlere bölünmesi nedeniyle bağlanabilecek bilgisayar sayısı üzerinde sınır mevcuttur.

23 Fiber optikle Bakır Kablonun Karşılaştırılması Fiberin bakır kabloya karşı pek çok üstünlüğü bulunmaktadır; - Bakırdan çok daha yüksek veri hızlarını destekler, - Sinyaldeki güç zayıflamasının az olması nedeniyle yaklaşık 50km'de bir tekrarlayıcı kullanılması gerekir, bakırda bu 5km'ye kadar düşebilir, dolayısıyla ciddi maliyet tasarrufu sağlar, - Elektromanyetik girişimden, ani güç yüklenmeleri vs.den etkilenmez, - Đncedir ve hafiftir, 1 km uzunluğunda fiber yaklaşık 100kg iken aynı uzunlukta bir çaprazlanmış çift 8000kg olabilir, - Fiberler dışarıya ışık vermezler ve hattın dinlenmesi zordur, bu güvenlik için önemli bir unsurdur. Dezavantajları ise, - Yeni bir teknoloji olduğu için uzman mühendis-teknisyen bulmak zordur, - Fazla kıvrılma sonucunda kolaylıkla kırılabilir, - Đletişim tek yönde yapılabilir. Đki yönde olması için ya iki ayrı fiber kullanılır veya çok modlu fiber kullanılmalıdır, - Fiber arayüzleri bakıra oranla daha pahalıdır.

24 Telsiz Đletişim Ağ iletişimin kabloya bağımlı yapılamayacağı durumlarda telsiz ağ yapısı çözüm sunmaktadır. Örneğin dizüstü bilgisayarların ve PDA lerin veya Kişisel Alan Ağların (Personal Area Networks) diğer ağ bilgisayarlarına ve internete erişimlerinin kablo üzerinden yapılabilmesi mümkün olmaz. Modern Telsiz ağların atası Hawaii Üniversitesi ndeki araştırıcıların, değişik adalardaki birimleri bir ağ üzerinden bir araya getirme amacıyla kurdukları ALOHA sistemidir. Her adaya kurulan bir bilgisayara bağlı telsiz terminali, merkez bilgisayarla radyo dalgaları sayesinde iletişim kuruyordu.

25 Elektromanyetik Spektrum Elektronlar hareket ettiklerinde boşlukta yayılan sinüs şeklinde elektromanyetik dalgalar oluştururlar. Bir dalganın bir saniyede yaptığı salınım sayısı frekans, f, ile ölçülür. Frekansın birimi ise Hertz, Hz dir. Bu sinüs dalgasının en yüksek olduğu iki nokta arasında geçen mesafeye bir dalgaboyu, λ, ismi verilir. Bir elektronik devreye uygun boyutlarda bağlanan bir anten elektromanyetik ışıma yapar ve bu dalgaları boşluğa genele yayınlar. Benzer şekilde uygun boyutlardaki bir anten boşluktaki bu dalgaları alarak bir elektriksel sinyale çevirir. Vakum da (ve havada) elektromanyetik dalgalar frekanslarından bağımsız olarak ışık hızıyla, c=300,000km/sn, ilerlerler (ışık da bir elektromanyetik dalgadır). Frekans f, dalgaboyu λ ve ışık hızı c arasındaki ilişki λf=c şeklindedir. c sabit olduğuna göre frekans verildiğinde dalgaboyu bulunabilir, veya dalgaboyundan frekans elde edilebilir.

26 Elektromanyetik spektrum aşağıdaki şekilde gösterilmektedir: Bu spektrumun radyo, mikrodalga, kızılötesi ve görülebilir ışık kısımları dalganın genliğini, frekansını ve/veya fazını modüle ederek bilgi taşımada kullanılabilirler.

27 Elektromanyetik dalganın taşıyabileceği bilgi miktarı bantgenişliği ile orantılıdır. Düşük frekanslarda Hz başına 1 bit yüklenirken yüksek frekanslarda bu 8 bite kadar çıkmaktadır. Örneğin bantgenişliği 750MHz olan bir koaksiyel kablodan bir kaç Gigabit/sn hızında iletişim yapmak mümkündür. Dolayısıyla önceki şekilden, fiber optik kablodan neden çok yüksek miktarda bilgi aktarılabildiği bu şekilde açıklanabilir. Bir iletişim kanalının dalgaboyu bant genişliği, λ,verildiğinde karşılık gelen frekans bandı, dolayısıyla bu frekans bandından taşınabilecek bilgi miktarı f = c λ formülünden elde edilebilir. Bant ne kadar genişse veri hızı da o oranda yüksek olur. Örneğin, fiber optikte kullanılan 1.30micron bandını inceleyelim. Burada λ=1.3x10-6, λ=0.17x10-6 dır, dolayısıyla f yaklaşık 30THz bulunur. Bu bantgenişliğinden 8bit/Hz kullanarak 240 Tbps hızda veri iletmek mümkündür. 2 λ

28 Radyo Đletişimi Radyo dalgalarının davranışları frekansa bağımlıdır. Düşük frekanslardaki dalgalar cisimlerin (örn binaların) içinden geçebilirler fakat yayılmaları su dalgası şeklinde olur, dolayısıyla bir yöne doğrultulmaları zordur. Yüksek frekanslı radyo dalgaları ise frekansa bağlı olarak cisimler tarafında soğurulurlar (örn yağmur), yine cisimlerin yüzeylerine çarpıp yansıyabilirler. Bu frekansta radyo dalgaları doğru bir çizgi boyunca ilerler, dolayısıyla bir yöne doğrultulmaları daha kolaydır. Bütün frekanslarda radyo dalgaları çevredeki motor vs. gibi elektrikli cihazların çalışmasından etkilenirler.

29 VLF, LF ve MF bantlarında radyo dalgası dünya yüzeyinden ilerler. Dalgalar dünyanın eğimi nedeniyle çok uzak mesafelere ulaşamaz. HF ve VHF bantlarında ise yüzey dalgaları dünya tarafından emilir. Fakat bu frekanstaki dalgalar atmosferin iyonosfer tabakasına ulaşıp geri yansırlar. Bu sayede çok uzak mesafelerle iletişim kurmak bu radyo bandında mümkündür.

30 Mikrodalga Đletişimi 100MHz üzerindeki frekanslarda dalgalar doğru çizgiler üzerinde ilerler. Dolayısıyla dalgaları belirli bir noktaya odaklamak mümkündür. Mikrodalga iletişimde parabolik antenler kullanılır. Bu şekilde dalgaların alıcı antende odaklanması mümkün olur. Bu sayede mikrodalga dalgaları çok uzak mesafelere ulaştırılabilir. Ancak 70km den sonra dünyanın eğimi nedeniyle alıcı ve verici antenleri birbirini göremez. Bu durumda araya tekrarlayıcıların konulması gereklidir. Çok yüksek frekanslarda (10GHz e kadar) yapılan iletişim bantgenişliğinin de çok geniş olmasını sağlar, böylece çok yüksek veri hızlarına erişmek mümkündür. Radyo dalgalarının tersine mikrodalgaların binalardan ve engellerden geçmesi mümkün değildir, dolayısıyla antenlerin birbirlerini görmeleri gerekir. Ayrıca mikrodalga dalgaları yağmur tarafından soğurulurlar.

31 Kızılötesi ve Milimetre Dalgalar Kılavuzlanmamış kızılötesi ve milimetre dalgalar sıklıkla kısamesafe iletişim için kullanılır. Televizyon, müzik seti vs. kumandalarında kızılötesi ışık kullanılmaktadır. Bazı cep telefonlarının bilgisayara bağlantısı da kızılötesi (IR) yardımıyla yapılır. Kızılötesi cihazlar genellikle ucuz ve üretimleri kolaydır. Kızılötesinin dezavantajı ise binaların duvarlarından geçememeleridir. Dolayısıyla uzak mesafe iletişim için kullanılmazlar. Ancak bu özellik güvenlik ve komşu ağlara girişimi ortadan kaldırması bakımından avantaj da sayılabilir.

32 Işık Dalgası Đletişimi Çok eski çağlardan beri insanlar ışığı iletişim aracı olarak kullanmaktalar. Örneğin modern ağlarda iki binadaki ayrı LAN ları birbirine bağlamak için binaların çatılarına kurulmuş lazer bağlantısı kullanılabilir.

33 Lazer kanalların bantgenişliği çok geniştir. Ayrıca lazerin maliyeti de düşüktür. Đletişim lazerin doğası gereği tek yönlü yapılır. Dolayısıyla çift yönlü bir iletişim için her iki tarafta da lazer kaynağı ve fotodiyot kurulması gereklidir. Lazer dalgası çok dar bir ışın demeti kalınlığına sahiptir. Bu nedenle hedefe doğrultulmasında güçlükle karşılaşılabilir, bu sorunu çözmek amacıyla lazerin önüne ışın demetini kalınlaştırıcı mercek konulur. Lazer atmosferik koşullardan çok etkilenir. Örneğin gece binalar soğukken kurulan bir lazer linki, gündüz güneşin binayı ısıtması nedeniyle ortaya çıkan türbülans yüzünden çalışmayabilir.

34 Haberleşme Uyduları Bu tür haberleşmenin ilk türü yüksekten uçurulan metalle kaplanmış balonlarla yapılmaya çalışıldı, ancak sinyalin çok zayıf gelmesi nedeniyle başarıya ulaşılamadı. Daha sonra Amerikan ordusu, mikrodalga sinyallerini aydan yansıtmaya çalıştı. Bu arayış ilk haberleşme uydusunun fırlatılmasıyla son buldu. En temel şekliyle bir haberleşme uydusu, uzaydaki bir mikrodalga tekrarlayıcı olarak görülebilir. Uydu, frekans spektrumunun belirli bir bölgesini dinleyip aldığı sinyali güçlendirerek transponder leri yardımıyla dünyadaki bir bölgeye geri iletir. Kepler in kanununa göre dünyadan uzaklığa bağlı olarak uzayda dünyaya göre sabit konumda duran ve dünyanın etrafında dönen uydular vardır. Uyduların tur zamanlarının yanında önemli bir konu da Van Allen kuşaklarıdır. Uzayda dünyadan belirli bir uzaklıkta elektrik yüklü parçacıklardan oluşan iki kuşak vardır. Bu kuşakların içinde hareket eden uydu kısa sürede bozulabilir. Bu nedenle uydular bu kuşakların dışında konuşlandırılırlar.

35 Dünyaya ve bu kuşaklara göre olan pozisyonlarına göre uydular Geostationary (GEO), Orta Dünya Yörüngesi (MEO) ve Alçak Dünya Yörüngesi (LEO) olarak sınıflandırılırlar.

36 GEO Yerden uzaklığı 35800km olan uydular dünyaya göreceli olarak uzayda sabit konumda dururlar. Dolayısıyla uzayda taranmalarına gerek yoktur. Genellikle televizyon yayını (aynı zamanda telefon ve internet) yapan uydulardır. Çanak anten uydunun pozisyonuna ayarlandıktan sonra değişiklik yapılmaya gerek olmadan iletişim yapılabilir. Dünyadan uzakta yeraldıkları için gönderdikleri ışın demeti çok geniş alanları kapsayabilir. Yine uzakta oldukları için ihtiyaç duydukları güç miktarı oldukça fazladır. Bu uyduların kullandıkları değişik frekanslar ve denk düşen bantgenişlikleri bulunur:

37 Bant Downlink Uplink Bant- Sorunlar genişliği L 1.5GHz 1.6GHz 15MHz Düşük Bantgenişliği, kalabalık S 1.9GHz 2.2GHz 70MHz Düşük Bantgenişliği, kalabalık C 4.0GHz 6.0GHz 500MHz Yeryüzünden girişim Ka 11GHz 14GHz 500MHz Yağmur Ku 20GHz 30GHz 3500MHz Yağmur, masraf

38 MEO Bu katmanda haberleşme uydusu bulunmaz. Dünya çevresinde dönen 24 GPS uydusu bu kuşaktadır. Bu kuşaktaki uydular, yaklaşık her 6 saatta bir dünya çevresinde bir tur atarlar. GEOlara göreceli düşük konumda oldukları için ışın demetlerinin genişliği de daha dardır ama daha az güç isterler.

39 LEO Dünyaya en yakın uydulardır. Dönme hızları da orantılı olarak azdır. Yine dünya yüzeyinde gördükleri alanda oldukça dardır. Bu nedenle bütün yüzeyi kapsamak için çok fazla sayıda uyduya ihtiyaç duyulur. Örneğin Iridium sisteminde 66 uydu bulunur, her uydu dünyaya 48 ışın demeti gönderir. Sonuçta dünya 66x48=1628 hareketli hücre ile kapsanmış olur:

40 Iridium un ilginç bir özelliği dünyanın iki ucunda bulunan kullanıcıların iletişim dünya çevresinden uydular üzerinden rölelenir. Globalstar da Iridium un rakibi olan 48 LEO uydusu kullanan bir sistemdir. Fakat bu sistemde röleleme, karmaşık bir işlemle uydular arasında değil, tekrar dünya üzerine döndürülerek öbür tarafta uyduya çıkana kadar yerdeki sistemde üzerinden gerçekleştirilir.