GERÇEK ZAMANLI VERİ İLETİŞİMİNDE YENİ BİR YÖNTEM:GPRS Süleyman TUNÇ 1, Berna TUNÇ 1, T.Serkan IRMAK 1, İ.Talih GÜVEN 1, Deniz ÇAKA 1, Ergin ULUTAŞ 1, Taciser ÇETİNOL 1, Nuray ALPASLAN 1, Metin AŞÇI 1, Şerif BARIŞ 1, Mithat Fırat ÖZER 1 http://yubam.kou.edu.tr Anahtar Kelimeler: Sismoloji, GPRS, Gerçek Zamanlı Veri Iletişimi Öz: Gerçek zamanlı veri toplanması depremlerin izlenmesi, incelenmesi ve değerlendirilmesinde büyük önem taşımaktadır. Aynı önem artçı deprem izleme gibi amaçlarla kurulan geçici sismik ağlar için de geçerlidir. Geçici olarak kurulan sismik ağlarda radyo-link, uydu haberleşmesi vb klasik yöntemlerle gerçek zamanlı veri toplamak kurulumu çok uzun zaman alan, çok zahmetli ve pahalı bir yöntemdir. Bu çalışmada hızlı ve etkin çözüm için GPRS (General Packet Radio Service) kullanımı önerilmektedir. Bu yöntem veriyi gerçek zamanlı iletmekle kalmaz aynı zamanda da sismologların yada veriyi değerlendirecek ekibin mobil olmasını sağlamaktadır. Giriş 1900 lü yıllardan itibaren başlayan aletsel dönemde sismologlar, kayıtlarını önce analog, daha sonra da teknolojinin ilerlemesiyle kayıtlarını sayısal olarak almaya başlamışlardır. Başlangıçta birçok sayısal istasyonda veriler sabit disklere kaydedilmiş ve belirli zaman aralıklarında bu istasyonlara gidilerek veriler toplanmıştır. Veriler, öngörülen veri toplama süresinin sonunda alınarak değerlendirilebildiğinden olayların incelenmesi ve değerlendirilmesi gecikmeli olarak yapılabilmekte idi. İstasyonların arızalanması durumunda sorun ancak bir sonraki veri toplama anında fark ediliyor ve bu da bu süre (çoğunlukla birkaç ayı) boyunca hem zaman hem de bilimsel yönden telafisi mümkün olmayan veri kaybına neden oluyordu. Bu kayıpları engellemek amacıyla; günümüzde sismologlar kiralık veri hatları, uydu haberleşmesi ve radyo link kullanarak gerçek zamanlı veri iletişimi yapmaktadırlar. Bu çözümlerden geçici yerel ağlar için radyo link bağlantı en pratik yol olarak görülmektedir. Fakat bazen veri toplanılan alanların topografyasından dolayı radyolink antenlerinin birbirlerini görmemektedir. Bu da bu alanlarda bir istasyon için birden fazla radyolink (aktarıcı anten) kullanımını gerektirecektir. Bu işin maliyeti düşünüldüğünde, radyo linklerin kullanılması pek de uygun ve pratik gözükmemektedir. Kiralık veri hatlarının, geçici istasyonların kurulması öngörülen arazi koşullarında bulunmayacağı için buralara özel veri hatlarının çekilmesi gerekmektedir. Geçici istasyonlara veri hatlarının çekilmesi çok pahalı olduğu gibi bazen de olanaksızdır. Özellikle artçı deprem izleme çalışmalarında çoğu deprem bölgesinde iletişim hatlarının arızalanması nedeniyle bu çalışmayı yapmak olanaksızlaşmaktadır. Bu ve bunun gibi nedenlerden dolayı geçici sismik ağlar için data hattının kullanılması tercih edilmemekte, ancak sabit istasyonlar için uygun bir çözüm oluşturmaktadır. Uydu haberleşmesi, gerçek zamanlı veri iletişimi için en iyi çözümlerden birisidir. Fakat pahalı olmasının yanı sıra, kurulumu uydu iletişim servisi veren kuruluşun teknik elemanları ile işbirliği gerektirmektedir. Bundan dolayı da istasyon yerinin başlangıçta mümkün olduğu kadar değiştirilmeyecek şekilde seçilmesi gerekmektedir. Çünkü; her yer değiştirmede ilgili kurumun teknik elemanları deprem olan bölgeye yeniden çağrılacak ve bunun için yeniden bir ödeme yapılacak ki bu da sismik ağın maliyetini çok arttıracaktır. Bu yöntemin artçı depremlerin izlenmesi için kullanıldığında, artçı sarsıntılar nedeniyle çanak antenlerin yönlerinde oluşacak sapmalar uydu veri iletişiminin 1 Kocaeli Üniversitesi Yer ve Uzay Bilimleri Araştırma Merkezi Kocaeli 170
kesilmesine neden olacaktır. Bu yüzden de bu yöntemin artçı depremlerin izlenmesi için kullanılması çok pratik değildir. Bu sorunlardan dolayı bu çalışmada GPRS (General Packet Radio Service) ile gerçek zamanlı veri iletişimi önerilmektedir. Veri iletiminde GPRS in kullanımı için GPRS in teknik özellikleri ile kullanım kolaylıkları, avantaj ve dezavantajları ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Kullanılan Yöntem Bu yöntem artçı depremlerde kullanılabildiği gibi, herhangi bir jeolojik problemin çözümü için geçici olarak kurulacak yerel ağlarda sismik kayıtların gerçek zamanlı olarak veri merkezlerine taşınmasında da kullanılabilmektedir. GPRS, bir çok şebekenin kullanıcılarının veri uygulamalarına erişim sağlayabilmek için kullandığı verimli bir teknolojidir. GPRS, son kullanıcının mobil veri iletişimini, devamlı sanal bağlantı durumunu ekonomik hale getirerek ve veri alımını ve gönderimini bugünkünden çok daha yüksek hızda mümkün kılarak önemli ölçüde geliştirir. GPRS, mobil iletişim teknolojisinde halen kullanılan devre anahtarlamalı (circuit-switched) yani kullanıcıya tahsis edilen bir tek hat üzerinden sürekli bağlantı yerine paket anahtarlamalı (packet switched), aynı hattı birden çok kullanıcının paylaştığı bir teknolojidir. Paket-anahtarlama tekniğinde bilgiler gönderilmeden önce çok sayıda ayrı, fakat birbirleriyle ilişkili paketlere bölünür. Bu paketlerin her biri "varış adresinin neresi olduğu" bilgisine de sahiptir. Tüm paketler varış noktasına ulaştığında burada tekrar birleştirilirler ve orijinal veri bir bütün halinde tekrar elde edilmiş olur. Internet de paket-anahtarlama tekniğinin kullanıldığı bir şebeke yapısıdır. GPRS teknolojisi, kullanıcıya yüksek erişim hızının yanı sıra, bağlantı süresine göre değil gerçekleştirilen veri alışverişi miktarı özerinden tarifelendirilen ucuz iletişim olanağı sağlamakta ve böylelikle "sürekli bağlantıda/sürekli gerçek zamanda" (always connected/always online) anlayışını sunmaktadır. GPRS teknolojisini kullanabilmek için mobil şebeke ve servis sağlayıcı altyapısına GPRS donanım ve yazılımları entegre etmek ve GPRS uyumlu mobil telefonlar veya PCMCI kartlar gereklidir. Teorik olarak GPRS teknolojisi 171.2 kbit/saniye hızda hizmet verebilir. Ama gerek GSM operatörlerinin alt yapısı gerekse doğal koşullar bunu pek mümkün kılmaz. GPRS şu anda 9600 byte/sn hızına yakın bağlantı sunabilmektedir. Teknolojideki gelişmeler ışığında bu hızın da ileride artacağı düşünülmektedir. Günümüz koşullarında, GPRS tarifelerinde iki farklı seçenek mevcuttur. Birinci seçenek Hacim Bazlı Ücretlendirme, aboneler bağlantı süresi için değil sadece gerçekleştirdikleri veri transferi (günümüzde yaklaşık KByte/0.09-0.14 YKrş) kadar ücretlendirilmektedir. İkinci seçenek GPRS Protokol tarifesidir. 50YTL (Telsim) ödeyerek GPRS servisinden 1 ay boyunca sınırsız olarak yararlanılmaktadır. UYGULAMA Yöntem, YUBAM (Yer ve Uzay Bilimleri Araştırma ve Uygulama Merkezi) sismik ağına bağlı Değirmendere istasyonu ile Araştırma Merkez binası (Veziroğlu yerleşkesi) arasında denenmiştir. İndirme ve gönderme yönünden üstün bir başarı gösteren class 12 sınıfından Sierra Wireless Aircard 750 kullanılmıştır. Şekil 1. Gerçek zamanlı Veri iletişiminin GPRS ile yapılması. 171
İstasyon kurulduktan sonra, sismometre, seri bağlantı kablosu ile PC/Notebook a 9600 baudrate hızında bağlanmıştır. SCREAM yazılımında Windows>Network Control den My Server sekmesinden Port used for all network communication kısmında port numarası seçildikten sonra Allow remote access to com ports ile Transmit data from local com ports seçenekleri işaretlenerek seçili duruma getirilir, (Şekil 2). Şekil 2. SCREAM kullanılarak veri gönderme. Veriler Sierra Wireless Aircard 750 kartı üzerinden GPRS kullanılarak, internet ortamına aktarılmıştır. Alıcı tarafta da SCREAM yazılımında Windows>Network Control den My Client sekmesinden farenin sağ tuşuna basılarak Add a GCF Server seçeneğine işaretlenerek istasyonda bulunan GPRS bağlantısı yapılmış makinanın IP adresi buraya port numarası ile yazılmıştır. Bu işlemden sonra veriler kayıt için hem veri toplama merkezinde hem de mobil durumda olan sismologların notebooklarında kayda alınmıştır. Böylelikle anında değerlendirilmesi gereken veriler, sürekli arazide olan sismologlara da anında iletilebilmiştir. GSM firmalarının sundukları GPRS hizmetinin asıl amacının internet olması nedeniyle bu denemede standart GPRS band genişliği (time slot, kanal) kullanıldığından, yani veriyi alırken kullandıkları band genişliği veriyi yollarken kullandıkları band genişliğinden büyük olması nedeniyle örnekleme frekansı 20 sps olan veriler iletilebilmiştir. 172
Şekil 3. SCREAM kullanılarak veri alma. Veriler TCP/IP protokolü kullanılarak iletildiğinden, dünyanın istenilen her yerine gerçek zamanlı olarak anında paylaştırılabilmektedir. Aynı işlemler, kızılötesi bağlantısı veya bluetooth teknolojisi olan cep telefonları kullanılarak da denenmiş ve aynı sonuca ulaşılmıştır. 1. Sürekli Bağlantı GPRS in Avantajları: GPRS ile internet'e ve işyerinizdeki kurumsal bilgisayar ağlarına (intranet) her yerden ve sürekli bağlı kalabilir. İnternet'e bağlanmak için bir numara çevirmesine gerek kalmadan ve telefon açıldığı anda internet'e, e-posta veya karşılıklı yazışma-konuşma (chat) bağlı olunur, yani sistem sürekli bağlantı durumundadır. Yüksek hızda bir GPRS bağlantısının kurulma süresi sadece 1-2 saniye almakta ve yalnız bir kez yapılması yeterli olmaktadır. 2. Ekonomik İnternet Bağlantısı GPRS teknolojisinde ücretlendirme, bağlantı süresine göre değil, gönderilen ve alınan veri miktarına göre hesaplanır. GPRS aboneleri, İnternet'e bağlı kaldıkları süreden bağımsız olarak, sadece gerçekleştirdikleri veri alışverişi kadar ödeme yaparlar. Bu miktar ise, mevcut İnternet erişimi servislerinden çok daha düşük seviyelerde kalmaktadır. Özellikle sismografların trigger moda çalıştırılması halinde yalnızca deprem kaydı iletileceği için ücret çok daha düşük olacaktır. 3. Telefon Görüşmesi ve İnternet GPRS teknolojisi ile ayrıca, bir yandan mobil/cep telefonunuzla konuşurken, bir yandan da İnternet işlemlerinizi yapmaya, bağlantınız kesilmeden devam edebilirsiniz. Bu teknoloji aynı anda hem ses hem de data iletişimi kullanımına izin vermektedir. 173
4. Yüksek Güvenlik Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü (ETSI) tarafından belirlenen standartlar doğrultusunda oluşturulan GPRS'te uçtan uca güvenlik sağlanmaktadır. 5. Machine to machine GPRS bağlantısı Vending machine, telemetry veya telematics uygulamalarını GPRS üzerinden yapmak mümkündür. Paket veri aktarımına uygun olan bu uygulamalarda GPRS ile verimlilik yüksek, maliyetler ise düşük olmaktadır. GPRS in Dezavantajları: GPRS in dezavantajı ise band genişliğidir (time slot, kanal). GSM firmalarının sundukları bu GPRS hizmetinin asıl amacının internet olması nedeniyle veri alırken kullandıkları band genişliği veri yollarken kullandıkları band genişliğinden büyük olması nedeniyle 20 sps lik sinyallerinin üzerindeki verileri iletmekte zaman zaman kesintiler olmaktadır. Bu kesintiler, sismik ağı kullanacak olan kurumların GSM firmalarıyla anlaşmaları sonucu bu kanalların yerlerinin değiştirilerek sorun çözülebilir. Ayrıca bu sorun ülkemizde ulusal sismik ağ işleten kurumlara ait uydu iletişimli genişbantlı deprem istasyonlarında da yaşanmaktadır. Uydu band genişliğinin artışı ile maliyet doğru orantılı olarak arttığından, bu kurumlar da günümüzde 100 sps olarak verilerini toplayamamakta, bunun yerine 20 sps ile 50 sps olarak gerçek zamanlı verilerini toplayabilmektedirler. Gerekli Band Genişliği = Çözünürlük x Örnekleme Frekansı x Bileşen Sayısı Gerekli Band Genişliği = 32 bit x 100 sps x 3 bileşen Gerekli Band Genişliği = 9600 bit/sn Son olarak bu yöntem istenildiği taktirde, istasyonlarda ADSL veya internet kaynaklarından herhangi biri kullanıldığında veriyi toplayan tarafta hem sabit bir yer hem de GPRS kullanan mobil kullanıcılar görmek mümkündür. Bu sistemde istenilen tüm örnekleme aralıkları sorunsuz olarak alınabilmektedir. Bu sistem sayesinde gelecekte artık veriler sabit bir noktadan daha çok, mobil noktalara taşınabilecektir. Böylelikle belki de sismoloji alanına yeni bir terminoloji olarak mobil sismolog kavramı girecektir (Şekil 3). Şekil 3. Mobil Sismologlar için uygun tasarım. 174