onsoz - emo · veri bağı ve fiziksel katmanlar ise arkaplanda taşıma katmanı'na yönelik...

ONSOZ

Giderek gelenekselleşen Elektrik Mühendisliği Ulusal Kongrelerinin beşincisindeTrabzon'da buluşuyoruz. EMO ile KTÜ Elektrik-Elektronik Mühendislği Bölümü'nün işbirliğive TÜBiTAK'ın katkısıyla gerçekleşmekte olan Kongremizin başarılı ve verimli geçmesiumudundayız. Kongre sonuçlarından kıvanç duymak istiyoruz.

Kongre'de, bugüne kadar yapılmış çalışmalar ve yayınlanmış duyurulardan da an-laşılacağı gibi, bilinen yöntemlerin yanı sıra gelecek yıllara deneyim aktarabilecek yeniyaklaşımlar uygulanmaya çalışılmıştır. Bildiri özetlerinin değerlendirilmesine katılan uzmansayısının sistematik olarak artırılması,değerlendirme biçiminindahna da nesnelleştirilmesi,bildiri kitabında yeni yazım ve sunuş biçimlerinin oluşturulması gibi teknik gelişmelerindışında ilginç olacağı sanılan panellerle güncel sorunların irdelenmesi ve yöresel öğelerlesosyal etkinliklere renk katılması amaçlanmıştır.

Kongrenin hazırlık ve düzenleme çalışmalarında bazı aksaklıklar olmuştur. Önceliklekongre kararının olması gerekenden daha geç alınabilmiş olması, özet değerlendirmesürecinin posta trafiğinin çok yoğun olduğu bayram dönemlerine rastlaması hem YürütmeKurulu'nu hem de Kongre'ye katılmak isteyenleri zor durumda bırakmıştır.

Kongrenin düzenlenmesi sırasında edinilen deneyimler ışığında sorunları çözücü ilke-sel önerilerin ortaya konması yararlı olacaktır. Bunları kısaca sıralayabiliriz. Örneğin 6.Kongre'nin ya da kısaca EMUK'95'in nerede ve ne zaman yapılacağını şimdiden karar-laştırmak gerekmektedir. Bundan sonra Konferans olarak adlandırılması daha uygun ola-cak Kongre için sürekli ya da uzun süre görevli bir 'Ulusal Düzenleme Kurulu'nun oluştu-rulması ve bu Kurul'un temel ilkesel karar ve yöntemleri üretmesi daha elverişli olacaktır.Kongre'nin yapılacağı konumdaki işleri ise 'Yerel Düzenleme Kurulu1 üstlenmelidir. 'BilimselDeğerlendirme Kurulu'nun da ayrıntılı bir sınıflandırma ve nitelik belirlenmesi ile bir kereoluşturulması, yalnızca gelişen koşullara göre güncelleştirilmesi düşünülebilir.

EMUK, böylesi bir yapılaşma ile daha sağlıklı, zaman planlaması daha verimli- birkonferansa dönüşecektir kanısındayız. Örneğin bu durumda bildiri tam metinlerinin dedeğerlendirme ve denetim sürecine girmeleri olanaklı kılınacak, şu ana kadar ancakYürütme Kurulları'nın ayrıntılı olarak bilincine varabildiği teknik sorunlar ortadan kalka-caktır. Konferansda da içerik ve düzey açısından belirli bir iyileştirme sağlanabilecektir.Bunu en yakında, EMUK'95'de gerçekleşmiş olarak görmek dileğindeyiz.

Bilindiği gibi Kongremiz Elektrik, Elektronik-Haberleşme, Kontrol ve Bilgisayar Sis-temleri alanlarında bilimsel-teknolojik özgün katkıların tartışılıp değerlendirilmesi ile araştır-ma, geliştirme, uygulama ve eğitim süreçlerindeki kişi ve kuruluşların birbirleriyle doğrudaniletişimini sağlamayı amaçlamaktadır. Ayrıca sosyal yakınlaşma ve dayanışmaya da

katkıda bulunmaktadır. Ancak Kongre ve onunla birlikte oluşturulan sergi/fuarın çokdeğerli bir 'Meslekiçi Eğitim ve Geliştirme' aracı olduğu bilincinin kişi ve kurumlarda dahaçok yerleşmesi için çaba gösterme gereği de ortaya çıkmaktadır.

Kongrenin gerçekleşmesini sağlayan, hazırlık ve düzenlemeleri üstlenen KTÜ, EMOve TÜBiTAK'a, oluşturulmuş olan kurulların üyelerine, ayrıca burada adlarını saymakla bit-meyecek kişi ve kamu - özel - akademik nitelikli kuruluşlara, yardım ve katkıları nedeniy-le, Kongre'nin yararlı sonuçlarını paylaşacak olan topluluğumuz adına teşekkürlerimizi sun-mak isleriz.

Kongremizin başarılı ve verimli bir biçimde gerçekleşmesi, ülkemiz için bilimselin -teknolojik kazanımlar üretmesi dileğiyle Yürütme Kurulu olarak saygılarımızı iletiriz.

Doç. Dr. Güven ÖNBİLGİN

Yürütme Kurulu Başkanı

iiii

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ

YÜRÜTME KURULU

Güven ÖNBİLGİN (KlU)

Yakup AYDIN (EMO)Canan TOKER (ODTÜ)Hasan ÜİNCER (KlU)Abdul I ah SEZGİN (KTU)Kenan SOYKAN (EMO)

Sefa AKPINAR (KTU)Kaya DOZOKLAR (EMO)A.Oğuz SOYSAL (IU)İrfan SENLİK (EMO)Y.Nuri SEVGEN (EMO)

DANIŞMA KURULU

Rasim ALDEMİR (BARMEK)

Teoman ALPTURK (TMMOB)

Ahmet ALTINEL (TEK)

İbrahim ATALI (EMO)

Malik AVİRAL (ELİMKO)

Emir BİRGUN (EMO)

Sıtkı CİĞDEM (EMO)

R. Can ERKÖK (ABB)

Bülent ERTAN (ODTÜ)

Uğur ERTAN (BARMEK)

Isa GÜNGÖR (EMO)

Ersin KAYA (Kaynak)

Okyay KAYNAK (Boğaziçi

Mehmet KESİM (Anadolu U)

Mac i t MUTAF (EMO)

Erdinç ÖZKAN (PTT)

Kamil SOGUKPINAR (TETSAN)

Sedat SİSBOT (METRON IK)

Atıf URAL (Kocaeli U.)

I. Ata YİĞİT (EMO)

Fikret YÜCEL (TELETAS)

Ham i t SERBEST (CU) _

Canan TOKER (ODTÜ)

Nusret YUKSELER (I TU)

Kemal ÖZMEHMET (DEU)

U)

SOSYAL ETKİNLİKLER KURULU

Y. Nuri SEVGEN (EMO)

Necla ÇORUH (PTT) Hatice SEZGİN (KTU)Esen ÖNKİBAR (TEK) Yusuf TANDOĞAN (PTT)

Abdullah SEZGİN (KTU) Ömer K. YALCIN (TELSER)

SEKRETERLİK HİZMETLERİ

Necmi İKİNCİ (EMO) Elmas SARI (EMO)


BİLİMSEL DEĞERLENDİRME KURUI U

Cevdet ACAR (İTU)

İnci AKKAYA (İTU)

A.Sefa AKPINAR (KTU)

Ayhan ALTINTAŞ (BiI.U)

Fuat ANDAY (İTU)

Fahrett in ARSLAN (IU)

Murat ASKAR (ODTÜ)

Abdullah ATALAR (BiI.U)

Sel im AY (YTU)

Ümit AYGÖLU (İTU)

Atalay BARKANA (Anadolu U)

Mehmet BAYRAK (Selçuk U)

At i I la BİR (İTU)

Galip CANSEVER (YTU)

Kenan DANIŞMAN (Erciyes U)

Ahmet DERVISOĞLU (İTU)

Hasan D INÇER (KTU)

M.Sezai D iNÇER (Gazi U)

Günsel DURUSOY (İTU)

Nadia ERDOĞAN (İTU)

Aydan ERKMEN (ODTÜ)

İsmet ERKMEN (ODTÜ)

H.Bülent ERTAN (ODTÜ)

Selçuk GEÇİM (Hacettepe U)

Cem GÖKNAR (İTU)

Remzi GULGUN (YTU)

Filiz GUNES (YTU)

İrfan GÜNEY (Marmara U)

Fikret GÜRGEN (Boğaziçi U)

Fuat GURLEYEN (İTU)

Cemi I GURUNLU (KTU)

Nurdan GUZELBEYOGLU (İTU)

Emre HARMANCI (İTU)

Al tuğ İFTAR (Anadolu U)

Kemal İNAN (ODTÜ)

Asım KASAPOGLU (YTU)

Adnan KAYPMAZ (İTU)

Ahmet H. KAYRAN (İTU)

Mehmet KESİM (Anadolu U)

Erol KOCAOĞLAN (ODTÜ)

Muhammet KOKSAL (İnönü U)

Hayrettin KÖYMEN (Bil. U)Hakan KUNTMAN (İTU)Tamer KUTMAN (İTU)Duran LEBLEBİCİ (İTU)Kevork MARDİKYAN (İTU)A. Faik MERGEN (İTU)Avni MORGUL (Boğaziçi U)Güven ÖNBİLGİN (KTU)Bülent ÖRENCİK (İTU)Bülent ÖZGUC (BiI.U)A.Bülent ÖZGÜLER (BiI.U)YiImaz ÖZKAN (İTU)Muzaffer ÖZKAYA (İTU)Kemal ÖZMEHMET (DEU)Osman PALAMUTCUOGLU (İTU)Erdal PANAYIRCI (İTU)Hal i t PASTACI (YTU)Ahmet RUMELİ (ODTÜ)Bülent SANKUR (Boğaziçi U)M.Kemal SARIOGLU (İTU)Müzeyyen SAR I TAS (Gazi U)A.Hami t SERBEST (ÇU)Osman SEVAİOGLU (ODTÜ)A.Oğuz SOYSAL (IU)Taner SENGÖR (YTU)Emin TACER (İTU)Nesr in TARKAN (İTU)Mehmet TOLUN (ODTÜ)Osman TONYALI (KTU)Ersin TULUNAY (ODTÜ)Nejat TUNCAY (İTU)At ı f URAL (Kocael i U)Alper URAZ (Hacettepe U)Gökhan UZGÖREN (IU)Yi İdirim UCTUG (ODTÜ)Asaf VAROL (Fırat U)Sıddık B. YARMAN (IU)Mümtaz YILMAZ (KTU)Melek YÜCEL (ODTÜ)Nusret YUKSELER (İTU)Selma YUNCU (Gazi U)


ıJ li

5/2-

Çok Hızlı Bilgisayar Ağları Üzerinde Geleneksel Taşıma KatmanıProtokolları ile Çokluortanılı Veri İletişimi

Hakan Kalyoncu, Bülent SankıırElektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

Boğaziçi Üniversitesi, Bebek, 80815, İstanbul

özetçe - 1983 yılında ölçünü (Standard) ha-zırlanan ve günümüze dek yaygın olarak kul-lanıla gelen TCP protokolü başlangıçta dü-şük hızlı geniş alan ağları (VVAN-VVide AreaNetwork) için tasarlanmış olmasına rağmen,günümüzde optik lif teknolojisinin kullanıl-dığı çok hızlı yerel alan sığlarını da (LAN-Local Area Network) kapsayacak şekilde çokdeğişik ortamlarda kullanılmakladır. Itu ça-lışmada, özellikle uçtan uca gecikmenin azolduğu iletişim ortamlarında yüksek hızlardaTCP protokolünün haşarımı benzetim ara-cıyla ölçülerek belirli koşullarda kullaııı-lırlığı irdelenmekledir. Itu çalışmada araştı-rılan başarım ölçülü, işvcreıı-işgören (clieııt-server) uygulaması çerçevesinde yüksekoylumlu veri isteğinde elde edilen iş çıkarınayeteneği (tlıroughput) ve gecikmelerdir.

I. Giriş

Bilgisayar ağlarında iletişim, katmanlı biryapıda düzenlenen değişik amaçlı birçokiletişim protokolünün uyumlu birlikteliği ilesağlanır. Bu katmanlı yapıda, herhangi birprotokol katmanı (N katmanı), diğer uçtaki eş-katman ile iletişimini sürdürürken bir alttakikalmanın (N-l katmanı) sunduğu hizmetlerikullanır ve bir üstteki katmana (N+l katmanı)hizmet sunar. Bu yapının en güzel örneği.Uluslararası Ölçünleı Örgütü'nün (ISO-Inter-nationaf Staııdaıds Orgaııization) bilgisayarağlan için önerdiği Açık Dizgeler Aıabağlantı(ÜSI-Open Systems Interconneclion) dayanakmodelidir (ŞekilI). Bu yapı her bir protokolkalınanının teknolojik gelişmelerle uyum için-de, diğer katmanlardan bağımsız olarak yeni-lenmesini olanaklı kılar. Ancak, son yıllarda,optik lif teknolojisindeki gelişmeye koşutolarak alt katmanlarda elde edilen veri hızındakiartış üst katmanlara aynı oranda yansımamıştır.

Uluslararası Ölçünler Örgütü'ncc önerilen,Açık Dizgeler Aıabağlantı dayanak modelindedördüncü katman olan Taşıma Kalmanı proto-kolü, uçtan-ııca bağlantının yapıldığı en alt kat-man olması nedeniyle iletişim temelli uygula-maların basanınım doğrudan etkiler. Bir OSI

736

Taşıma Katmanı protokolü olarak önerilmişolmamasına rağmen, günümüzde yaygın olarakkullanılan taşıma katmam protokolü, bir Ame-rikan Savunma Bakanlığı askeri ölçünü olan.İletim Denetimi Protokolü (TCP-TransmissionControl Protocol) adlı protokoldür. 1983yılında ölçünü hazırlanan TCP, o yılların tipikveri hızlan için ve geniş alan ağlarında (WAN-Wide Area Netvvork) küçük boyutlu, geneldeetkileşimli verilerin iletimi için eniyilenmiştiı.Oysa günümüzde, özellikle optik lif teknoloji-sindeki gelişmelere koşut olarak çok yüksekhızlı ağ yapıları gündemdedir.

Uygulama

SunuşOluıuın

Taşının

AğVcıi Uağı

Fiziksel

AğVcıi Uağı

Fiziksel

Uygulama

Sunu;

Olunun

Taşıma

AğVeri Dağı

Fiziksel

Şekil 1. ISO OSI Dayanak Modeli

Çokluortanılı iletişim dizgelerinde, veri, ses,resim gibi çok değişik yapı ve işlevdeki bilgile-rin iletişimi gerçekleşir. Bu nedenle bu türuygulamalar için özgül ve akıllı iletişimprotokollaı inin kullanımı kaçınılmazdır. Ancakbu tür protokollar yerleşene değin günümüzdeyaygın olarak benimsenmiş olan gelenekseliletişim protokollarının kullanımı sürecektir.Uçtan-ııca iletişimin yer aldığı en alt düzeydekikatman olan Taşıma Katmanının protokolbaşarımı, büyük iletişim debilerine sahipdizgelerin basanınım doğrudan etkiler.

Bu çalışmanın amacı, bir Taşıma Kalmamprotokolü olan ve günümüzde oldukça yaygınolarak kullanılan 'TCP protokolünün değişik altkatman hızları için başarınınım analizidir.Bildirinin ikinci kısmımda TCP protokolütanıtıldıktan sonra üçüncü kısımda, kullanılanbenzetim izlencesi ve modeli anlatılmakta vedördüncü kısımda benzetim parametrelerinedeğinilmektedir. Son olarak benzetim sonuçlanirdelenimekle ve 'TCP protokolünün başarımıtartışılmaktadır.


mu ~ !•

ş«kil-2 uydu aracılığı il* yayın yapan SSY Dizgesinin»bek çizelgesi

hata

DemodulaloiKod

çözUcU

ÇözUmleyici

Şekil-3 SSY Alıcısının öbek çizelgesi

tek/çift «e«

03Denetleme

tzleylci

Trafik bilgisi

Program bilgisi

Durağan reaimler

\

Cukl iIUIIR1

Ş<:kil-4 Çok yönlü a I j; il alın

.UHENDİSLİĞI 5. ULUSAL KONGRESİ 735

I nıılvar

rçueue

llmiloıın

IG.-uıssinn J

J l'Tpnncnlial I

IliVliNT

11 II O

jıîA(Ki.(x; I

Şekil 2. Bcn/.cliııı modeli nesne yapısı

2. TCI'-tletim Donelimi Protokolü

Geleneksel taşıma katmanı protokolları, tasar-landıkları zamanın tipik düşük hızlı iletişim or-tamlım için ve veri iletimi için eniyilenmişler-dir. 198()'li yıllardan itibaren geniş kabul görenTCP iletişim protokolü tipik olarak birkaç onkilobitlik bantgenişliğindeki paket açkılamalıgeniş alan ağlarında en çok birkaç kilobaytboyundaki verilerin iletimi için tasarlanmıştır.TCP güvenilir ve bağlantılı iletişime yönelik birtaşıma kalmanı protokolüdür. Genel olarak İP(Internet Protocol) adlı ağ katmanı protokolü-nün sunduğu hizmetleri kullanarak iletişimdekiiki bilgisayar arasındaki uçtan-uca iletişimi ola-naklar. Bunu yaparken, alt katmanlardaki ileti-şimin hatalı ve kayıplı olabileceğini varsayar.Paket kayıpları, bozulmaları, fazlalıkları, sıra-sızlıkları ve ağ tıkanıklıkları gibi durumlarakarşı gürbüzdür 111.

Alt katmanlarda olabilecek veri kayıplarına kar-şı, olumlu alındılaınalı yeniden iletme (PAR-Positive Acknovvledgeınent with Retıansmis-sioıı) yöntemi kullanılır. Buradaki strateji, ile-tilmek üzere alt katmana geçirilen bir veri bölü-tüne ilişkin alındı gelene dek böl ütün dönemliaralıklarla yeniden iletilmesidir. TCP her birveri sekizlisi (oetet) için bir sıra numarası atar.Böylelikle kayıp, tekrar ve yanlış sıralı verilerbelirlenir. Protokol, pencerelemeli akış deneti-mi yöntemini kullanır. Pencerenin boyu sekizliolarak belirtilir ve veri sıra numarası ile tanım-lanır. Pencere bilgisi, herbiri en çok 64Kbaytolarak iletilen tüm bölülleıde yeralarak güncelpencere bilgisi alışverişi (geri beslemesi) sağla-nır. İletişim isteyen üst katman protokolü, etkin(aktif) ya da edilgen (pasif) kiplerden birinikullanarak bağlantı kurar. Edilgen bağlantı ileüst katman diğer üst katmanlardan gelecek bağ-lantı isteklerinin karşılanmasını TCP'ye bildi-rir. Genellikle etkin bağlantı ile karşı taraftakibir edilgen bağlantı hedeflenir. Bağhıntı kurul-duktan sonra iki yönlü veri iletimi yapılabilir.


3. Benzetim Modeli

Benzetim çalışmalarında için nesneye yönelikprogramlama (oop object oriented progranı-miııg) yöntemleri kullanılmıştır. Bu amaçlaŞekil 1 de gösterilen, ISO OSI dayanak mode-line benzer, katmanlı yapıdaki bilgisayar ağprotokollarının benzetimi v»e başarını analiziiçin C+1- programlama dili 'çullanılarak geliştirilen ProSim adlı izlence kullanılmıştır |2J. Buizlencede her bir prolokol katmanı SimObjecltemel sınıfından üretilen yeni bir sınıfın nesnesiolarak tanımlanır. Kurulan protokol model ya-pısı Şekil 2'de gösterilmişti). Değişik ortamlariçin başarım analizinin kolaylıkla yürütülebil-mesini olanaklamak içi I, OSI dayanakmodeline birde Kaynak Katmam eklenmiştir.

Bu çalışmadaki başlıca amacımız TCP protoko-lünün değişik alt katman hızları karşısındakibaşaıımının analizi olduğundan Taşımakalmanı, TCP protokolünü uyumlu bir şekildeayrıntıyla modellenmiştir. Kaynak, uygulama,veri bağı ve fiziksel katmanlar ise arkaplandaTaşıma Katmanı'na yönelik hizmet işlem vesunuşlarının istatistiğini oluşturacak düzeydeayrıntılandırılmıştır. Diğer katmanlar isesorunun iıdelenmesinde etkileri olmadığı içingözardı edilmişlerdir.

3.1. Kaynak Kalınanı Modeli

Değişik uygulamaları benzetime sokabilmekamacıyla OSI dayanak modelindeki katmanlaraek olarak, benzetim modeline kaynak katmanıeklenmiştir. Bu kalman başlıca iki birimdenoluşur: ağdaki görevli bilgisayar süreçlerininmodellendiği işgöıen (server) nesnesi veişgörene bağlanarak sunduğu hizmetlerikullanan işveren (clieııl) nesnesi.

lO.I.I) «1.2.1)

HN.M-1.1)

Şekil 3. İşveren Mnıkov /.inciıi nunleli

işveren Şekil 3'de durum çizgesi gösterilen birMarkov zinciri ile modellenmiştir:° işveren işgörenden N farklı boyutta veri

isteyebilir.° Merbir veri boyutu için ardanla M sayıda

istek yapılabilir.

737

Hİİ

° L(i), (i=l,2,..-.,N), i türündeki verinin bitolarak boyunu gösterir

"İşverenin durumu S(ij), (i=l,2 N; j=l,2,...,M}, şeklinde gösterilir. Burada i o andaistenen veri boyutunu, j ise o boyuttaki ardışılkaçıncı istek olduğunu belirler. Yani S(ij)durumu L(i) bit boyundaki verinin peşpeşeolarak j ' inci kez istendiği durumu gösterir.S(0,0) boştaki (idle) durum için kullanılır.

° S(i,|) durumundaki kullanıcı ya P(i,j,l)olasılıkla, aynı boyutta bir veri isteği dahayaparak S(i,j+1) durumuna geçer ya daP(i,j,O) olasılıkla S(0,0) durumuna geçer.

° işveren herhangi bir durumda kalma süresiT(i,j) rasgele değişkeni ile belirlenir.

İşgören ise kendisine ulaşan her veri isteğiniiletinin boyu ile orantılı bir süre sonra yanıt-layan bir rasgele süreç şeklinde modellenmiştir.

3.2. Uygulama Katmanı Modeli

İşveren Isgöreıı

Şekil 4. Uygulama Katmanı istek/yanıt işlemleri.

Uygulama katmam, üst katmana hizmetsunarken alt katmandan güvenilir bir hizmetaldığını varsayar. İşveren katmanından gelenveri isteği için öncelikle alt katmana birbağlantı_isteği paketi geçirilir. Bağlantıkurulduktan sonra, üst katmanın isteği, Şekil4'le zaman çizelgesi ile gösterilen bir ya dadaha çok veri yığıtı isteğine dönüştürülerekiletilir. Üst katmanca istenen verinin tamıalındığında bunlar bir bütün olarak üst katmanageçirilir ve aynı zamanda alt katmana bağlantı-kapatma isteği iletilir.

738

3.3. Taşıma Katmanı Modeli

Taşıma katmanı protokolü olan TCP ölçünündebelirtildiği şekliyle, ayrıntılı olarak modelleıı-miştir. Yalnızca, acil veri (urgent data), yarıdakesme (abort) gibi analizin amacıyla doğrudanilintili olmayan birkaç ayrıntı modellemesırasında göznrdı edilmiştir.

TCP modeli ikisi ölçün gereği (recv_qnene vesend_queue) ve diğerleri (tollp queue veto_ulp_queue) alt ve üst katmanlarla ileti alış-verişi için olmak üzere başlıca dört kuyruktanoluşur. Diğer tüm katmanlarda olduğu gibiiletiler alt ve üst katmanlara, sırasıyla tojouerve toupper yöntemleri (method) kullanılarakto_Up_que.ue ve lo ulp_queııe kuyruklarıaracılığıyla geçirilir. Üst kalmandan gelen ileliTCPye uygun bir yapıya dönüştürüldüktensonra ölçüne uygun olarak eSeııd olayı üretilir.Bu olay ölçünün gerektirdiği diğer olayları(c&etransmit, eNetDeliver. vb.) tetikler ve TCPprotokolünü uygun bir şekilde ileti alt katmanageçirilerek bağlantının diğer ucundaki TCPkatmanına iletilir.

Veri iletişimine ek olarak etkin ve edilgenbağlantı kurulması ve bağlantı çözülmesiolayları da modelde yenilir. Bu işlemler üst kat-manın eConnect (etkin bağlan), eLislen (edil-gen bağlan) ve eDisconnect (bağlantıyı çöz)olaylarını letikleyen komut iletileri ile sağlanır.

3.4. AH Katman Modeli

Taşıma katmanı protokolünün değişik alt kat-man hızları için başarınınım irdelenmesi çalış-manın temel nedeni olduğundan işveren veişgören in doğrudan birbirleri ile bağlı olduklarıvarsayılmıştır. Bu nedenle alt katman işlevle-rinin tümü Fiziksel Katman aracılığıyla model-lenıııiş ve diğer alt katman modelleri benzetimizlencesinin hızlı çalışması için gözardı edilmiş-tir. Bu nedenle bu çalışmada sözkoıuısu olanbenzetimler için fiziksel katman, hızı ve hataolasılığı para metrik olarak belirlenen iki yönlü(full-duplex) bir bağlantı ile modellenmiştir.

4. Benzetim Parametreleri

4.1. Kaynak Katmanı Parametreleri

Kaynak katmanı modelinin işveren tarafı,sürekli ve yüksek oylumlu veri taşımasenaryosuna yolaçmak için aşağıdaki değerlerkullanılmıştır:

N = M = 1T(0,0)=0.0L(l)=83886O8(8Mbit)


id

Bu değerler işverenin düşünmeksizin, ard anla8 Mbit boyunda veri isteğinde bulunmasıanlamına gelir.

Kaynak katmanı modelinin işgören tarafıdeğerleri ise veri arama hızı 0.01 ile 0.2 saniyearasında düzgün dağılımlı ve I OM bit/saniyeveri aktarım hızında olacak şekildedir.

4.2. Uygulama Kalınanı Parametreleri

Herbir işveren isteği uygulama katmanınaulaştığında işveren tarafı ile bağlantı kurulur vetek bir blok isteği olarak işgören tarafınaaktarılır. Verinin tümü alındığında bağlantıçözülür.

4.3. Taşıma Katmanı Parametreleri

TCP protokoluna uygun şekilde aşağıdakiparametreler kullanılmıştır:

En büyük paket boyu=65535 sekizliEn küçük paket boyıı=160 sekizliBirikimse! alındılama zamanaşımı=2 snYeniden iletim zamanaşımı=algorilmikPencere boyu=8 paket

Alındılama için iki farklı yöntem kullanıldı:alınan veri paketleri ile ilgili alındı bilgilerininbelirli bir zamanaşımı süresince biriktirilerekzamanaşımı sonucunda karşı uca iletildiğibirikimsel (cumulative) alındılama yöntemi, vealınan her paket ile ilgili alındı bilgisinin anındakarşı uca iletildiği tüm alındılama yöntemi.

Yeniden iletim (retransmission) zamanaşımıhesaplama algoritması olarak ölçünde öngörü-len yöntem kullanılmıştır. Buna göre, gönderi-len herhangi bir sekizli ve ona ilişkin alındıölçülerek iki yönlü veri gecikme süresi (RTT-Round Trip Time) kestirilir ve buradanyumuşatılmış RTF (SR'IT);

SRTT = ( a . SRTT) + (( 1 - a) . RTT)

olarak hesaplanır. Yeniden iletim zamanaşımıdeğeri ise

RTO = min( U, max( L, ( | i . SR'ıT)))

olarak hesaplanır.

Hesaplamalarda kullanılan değişkenler ölçündeşöyle tanımlanmıştır:U=zamanaşımı üst sınırı (örn. 1 dakika)L=zamanaşımı alt sınırı (örn. 1 saniye)a=yumuşatma çarpanı (örn. 0.8 - 0.°-)|î=gecikme değişimi çarpanı (örn. 1.3 - 2.0)ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ

4.4. Alt Katman Parametreleri

Alt katman olarak doğrudan iki-yönlü bağlantıvarsayılmıştır. Bu bağlantı için benzetimdeğişkenleri olarak, 10 r' bil hata olasılığı ve10^ sn gecikme parametreleri benimsenmiştir.

5. TCP Başarımı

Başarım analizi için PıoSim protokol benzetimiprogramında Kısım 4"te verilen model paramet-releri kullanıldı. İletişim uygulaması olarakişveren-işgören yapısında çalışan ve yüksekoylumlu veri isteklerini gerektiren bir dizgeöngörüldü. Bu yapıdaki uygulama dizgesine,tıp alanında radyoloji birimlerinde kullanılmaküzere önerilen Resim Arşivlenıe ve İletişimiDizgesi (PACS-Pictuıe Archival and Com-munication System) örnek gösterilebilir |3j.

Benzetim her iki alındılama yöntemi için ve32K-40M bit/sn erimindeki değişik alt katmanhızlan için yürütüldü. Benzetim programı herbir alt kalman hızı (AKH) için on adet 8Mbay Ilık veri işgörenden işverene taşınacakşekilde çalıştırıldı.

Bu kısımda verilen üst katman başarım eğrile-rindeki gecikmeler ve hızlar, işveren tarafındanveri isteği paketinin hazırlanıp alt katmana geçi-rildiği an ile bu isteğin karşılandığı verinintümünün işverene ulaştığı an arasında geçensüre için hesaplandığından elde edilen başarımdeğerleri tek bir kalmanın değil, bir bütünolarak uygulamanın basanınım yansıtmaktadır.Ayrıca, salt TCP protokolünün uygulama başa-rımına etkisi konusu irdelendiğinden, işgörenuçbiıimi ile işveren uçbiriminin doğrudanöngörülen hızdaki bir fiziksel ortam ile bağlıoldukları varsayılmıştır. Böylelikle, başarımsonuçlarının ağ ortamındaki aıkaplan veri trafi-ğinin etkilerinden arınmış olması sağlanmıştır.

Kullanıcının ortalama resim bekleme süresininalt katman hızına göre değişiminin gösterildiğiŞekil 5 incelendiğinde, her iki alındılama yön-teminde düşük hızlar için (< İM bit/sn), altkatman hızındaki artışın üst katmandaki bekle-me süresine yaklaşık aynı oranda yansıdığı gö-rülür. Örneğin 32K bit/snMik AKH için 522 snolan veri bekleme süresi AKH iki katınaçıkartıldığında yaklaşık yarıya düşmektedir(215 sn), ve bekleme süresindeki bu azalma256K bil/sn lik AKH'na dek benzer şekildesürüyor (256K bil/sn AKH için 54 saniyebekleme). Ancak bundan sonra alt katman hızıarttıkça birikimsel alındılama yönteminde İMbit/su AKU'na dek yaklaşık 130-140 sn olan

739

I

bekleme süresi bu 1 M-40M bit/sn A K i lerimimle 130'dan 55 saniyeye doğrusal olarakel üşü inekledir. Oysa bu düşüş liim alındılarımyönlenil için daha belirgindir ve tüm hızlar içinbir süreklilik vardır.

Şekil fi Uygulama Katmanı'nda elde edilen bil-gi iletini hızının alt kalınan hızına göre değişi-mini göstermekledir. Bu değişim düşük hızlarve yüksek hızlar için iki ayrı eğri şeklinde ve-rilmiştir. Düşük hızlar için eğri incelendiğindeuygulama katmanında elde edilen başarımın altkalman hızının yaklaşık yarısı oldıığ" görülür.l;.lde edilen bu hi7 çok düşük gibi görünse de,hesaplamada kullanılan .süre, işverence hazırla-nan veri işleği paketinin işgörene ulaşması, buişleğin işgörence işlenmesi ve verinin işvereneyollanması süreçlerini de içerdiğinden düşükhızlar için TCI' haşarınınım yeterli olduğusöylenebilir. Hinkiınsel alındıhuna yöntemikullanıldığında elde edilen üst kalman lıı/mın,düşük AKI I için tüm almdılama yöntemindeelde edilenden daha iyi olduğu görülüyor.

Yüksek hızlar İçinse (> İM bit/.sıı) durum fark-lıdır. Hu hızlarda biıikinısel alındılama yönte-mi, üst kalınanlarda elde edilen hız ali katmanhızındaki arlısı yeterli oranda karşılayamamak-ladır. Bunun başlıca nedeni TCP protokolundajt 11 udi lama için 2 saniyelik değişmezzamanaşımı değerinin kullanılmasıdır. Her ikialındı arasında 2 saniye beklendiği, göndermepenceresi boyu 8 paket olduğu ve en büyükpaket boyunun 65535 sekizli olduğudüşünüldüğünde, başka hiçbir gecikmeolmadığı varsayılsa bile hız ne kadar artarsalulsm bu iki saniye içinde ençok 4M bil (64K x8x8) veri iletilebilir. Tüm alındılama sonuçlanyukarıdaki önermeyi doğrulamaktadır.

ISJ

Biıikimsol A1ımlıl:wı;ıTüm jılımiı]<ımıı

0 256000 512MOOAlt Kalınan Veri Hı?.ı (Nl/su)

Ş 5. Kullanıcının orl;ıl;mı;ı resim İHiklcmesinesinin ;ill kainimi İn/.ma göre deyişimi.

74Ü

V3

— r ı

COJ

i

I um AlımJıhmiL

Hirîkiıtıscl AlındıInrım

2.SftO«() S I ?,(>«»AH Kiiluuıtı mi In/.ı (hil/sn)

UM fi U- + 7 2 L M 7

Alı Katımın veri hızı (hil/sn)

Şekil 6. Uygulama Kıılnıanmcliı ulitşıkın veri İtelimhızının ;ılt kalman İn/ma giMO değişimi. (;ı) alışık Iıı?,];ıriçin. (lı) yüksek lıı/kır için

100

r 75 -

50 -

O 25 -

0

Alımlılam;ı

Tiını Alıttrlılaııt.n

le+7 204-7 3e 4-7Ali Kiilıtıan vcıi Iıi7.ı (dit/sn)

Şekil 7, Üst kjUniiin lıı/.ı l^cnzetim stıııııçliii'inıTıgüvenlik jıralığı.

Yukarıda değinilen benzetim sonuçları içingüvenlik aralığı (confidence înterval) yilzdcolarak Şekil 7'deki grafik île gösterilmiştir.Güvenlik aralığı hesaplamalarında sonuçlarınGauss dağılımlı rasgele değişkenler okluğuvarsayımı yapılmışı ir.


,(l(H) 5 IJOOI) /fıSOflO

Alt Kalınan veri hı/.ı (l'iı/sn)(a)

7 2C I 7Ali Kalman \eıi lıı/ı (hil/'sıı)

(!')îyel'.il 8. Tabına Kalınanımla resim İtasına yeniden;;öııdcıilen scki/li sayısının ali kalınan hızına »ıııcdej'is.hni. (a) a İv ak lıt/laı ivin. (lı) yüksek In/lar 11,111

Şekil H\icki ('illilerde, kayıp, bozulma, ve/yaela hatalı zamanaşımı nedeniyle, her iki alıııdılama yöntemi sonucunda değişik alı kalman hız-lan için yeniden gönderilen veıi sayısı göslcıil-ınişfır. lİer iki yöntem iein AKI I aıltıkea yeni-ıleıı göndeıilen veri sayısı azalmasına laiiınenbu a/alma birikimsel alındılama yöntemindeçok daha hızlı olmuştur.

6. Sonuv

helisimde bulunan ııebiıinıleı arası gecikmeningözardı edilemez okluğu geniş alan ağlan gibidizgelerde yüksek hızlara çıkıldığında, geleneksel taşıma katmanı protokollarıuıu başarınınımbeklenenin cok altında olacağı eesilli çalışınalanla gösterilmiştir H-5|- (jeryeklc birikimselalnıdıİanıa yönlcıniıuleki zamanaşımı değeri veüeeiknıe pıolokol basanınım benzer şekillerdeetkilediğinden, bu olumsuzluk Iv.uzetiın sonııc-larına ila yansımaktadır. Ancak, yerel alan ağla-rı gibi, uçlar arası gecikmenin az olduğu ortamlanla. daha. uygun alındılama yönteminin kulla-nılması gibi. basil biıkaç önlem ile, aslında

EICKTRİK MUMFıNDlSl.lGl 5. ULUSAL KONGRESİ

düşük hızlı ortamlar için tasarlanıp eni) ilenmişolan geleneksel Taşıma Kalmanı prolokollaıından ( T t T gibi) çok hızlı iletişim ortamlarındaila kabul edilebilir başarını elde edilebileceğibenzetim sonuçlarıyla gösieıilmişliı. Sonuçolarak, yüksek hızlı iletişime uygun yapıda laşuna kalmanı protokollannuı lasaılaııaıak uygulannıası kaçınılma/, bir sıerekliliklir. ()te yandan. özellikle gecikmesi/ ortamlardaki iletişimyoğun uygulama dizgeleıi için \almzca alt kalinanlarda elde edilecek hız artışları ile üst kalinanlarda çok fazla değişiklik (\alırını) gerektirıneksiz.in yukarıda değinildiği gibi ııvgun patametıe ayarlan ile. uygulama başaıımuıda olumlıı etki sağlanabilir.

Kaynakça

| l | MililMiy Slaıulaıl I lan^nıissioıı ('ımlıol I'HIKKUIı .MII . S İD I 7 7 K ) . /.»/»/V l'ıoiocol ll<ıııJh,<<-H"\U\. \1 Ajitıstns l')8.î.

|.'| I I.Kalvi ' i ınt. H.Sankın. " i lse ol < >l>ja 1 (>ıicıılrı|I*ı«»«i":nnıııiiiil 'IVelıııii|iıcs in Ilır Siıınılalinıı ı>lConi|ilo\ Svsk-nr<". l'ı <<, Sun Icdı'V*. I " ' 1 1

lıılrıııalionnl Simııt'ilion I cı lınnloııy ( 'unK'icınr.ıM I Kasım lı>VV. San Fıansisco (l<asınula.ı.

İM II.Kalyoıu-ıı. H.Sankın. "l ' icl ı ı ıv A ı ı l ı i \a l and(,'oınnuıniraliııns SJSIıMH". ISl'IS 1. Ih ' 'l ı l l l ı İni.S\ ıııp. un ( oıopıtl cı anıl InlormalioııSciences. W İ lk im } Kasım I M U . Kapadukya.Nevşehir. I iiıkiye.

l-lI l . l ' . l a Porta. M.Nelr.vaıl/.. " A ı c h i t a M u n ' s .lealıı ıes. and l ınpleıncnialion ol I l işi l ıSpevdTıaııspoıl l'ıoloi'ols". II I I Nchvıuk M<ı;.\ırım\

May l (> ıH.151 BAV M ı i s l e ı . Terlnımance Slııdy ol llıe ISO

Tıanspi'it I ' ıCUKOI ". II II l'nın Conıputrı s.\.-.•ti).ıı..^. Mail l(> ıH

\ * -, l lakiiı ı K I ı I > ı ı ı U ' I ı . 1-leknik Mülıeııdisi \e FUeklıik lllekhonik Viil •sek Mıilıendisi nnvanlaıını Hoj'ı.a/ivi(iniveısilesi'nden l ı'HI ve l ı)S/ yıllaıında aldı. Ayın üniveısilede.Hleklıik llleklıonik Miilıendislıûi'nde Doklına derecesine yönelik vah*malanın süıdiirınekle ve Araşın ma

J ı M ol ıı ık ı, ılışınakl;ulu.Araştırına konuları: Hil;j,isayar asılan ve pıotokollaıı.dağılılınışdi/iieleı. nesneye yönelik prouıaınlaına.

Itiıloııl Şiiliktir. Hleklıik Miilıen-dislii'.i lisans deıeıesini l 'ol i ' i lKolejden, ^•|iksek 1 is:ıns ve I >oklnla derecelerini i;e l'ensseber lvı>l>'leılınie lıısiiinle'lan l'»70. VVJ2 \el')/iı yıll; da aldı. ()lla\va Univeısitesi (Kanada) ve Delil Univeısile

i si'ıule (ll(illaıula) /iyaıelvi öiiu.'limıu\l ısı ol ıı it İniltimin. İlelişim ve sinyal isleme

alanlaıınıl.ı \,ılısan Dr. Sanknr TUIUTAK MaınıaraArasının;! Meike/i Ivleklrımik bölümüne danışmanlık\apm;i);ladH.

YENİ RADYO TELEVİZYON YASASI VE RADYO TELEVİZYONYAYINCILIĞINDA TEKNİK İLKELER

Ali Nihat YAZICI: TRT Teknik Plan.Koord.Dai.Bşk. MühendisP.K.76 Yenişehir 06442 ANKARA

Mustafa PUÇULUOĞLU: TRT Araş.İmi.Dai.Bşk. MühendisTRT AR-İM 064 50 OR-AN ANKARA

l.OZET:

Yeni Radyo Televizyon Yasasıteknik yönden neler içermeli-dit ? Radyo Televizyon Yayın-cılığında hangi teknik ilkeleruygulanmalıdır ?

1989 Yılında 3517 sayılı Yasaile TRT vericilerinin teknikaygıtlar ve 1400 çalışanı ilebirlikte PTT»ye devri yasadışıözel radyo ve televizyon kuru-luşlarının ortaya çıkmasınaolanak tanıyan bir uygulamaoldu.

Aradan bir yıl geçmeden, 1990Yılında ilk yasadışı özel te-levizyon kuruluşu yayınlarınabaşladı.

Hükümetlerin bu konuya duyar-sız kaldığı üç yıl içinde buyasadışı kuruluşların sayısıbilinemeyen bir rakama ulaştı.

TMMOB - EMO Merkezi ve şubele-ri bu konuda sorunları sapta-mak ve çözüm yolları bulmaküzere çeşitli paneller düzen-ledi ve çeşitli çalışmalaryaptı. Elde edilen veriler vegörüşler gerek bültenlerde vegerekse EMO Dergisi'nde yayın-landı. .

Bu sürecin gelişiminde, radyotelevizyon yayıncılığı iş ko-lunda çalışan mühendisler ola-rak bizler, meslektaşlarımızıkonu hakkında bilgilendirmekve yeni yasada olması gerekenöğeleri saptamak üzere bu bil-diriyi hazırladık.

Yanıtlanmasısorumuz var:

gereken üç

1- Son üç yılda yaşadığımız busüreç teknik açıdan nelergetirdi ?

742

2- Çıkması beklenen radyotelevizyon yasası teknikanlamda neler içermeli ?

3- Elektrik mühendisleriolarak sözü edilen süreçiçerisinde ne gibi yanlışlaraneden olduk ?

2. YASAL TANIMLAR:

Bildirimizi sunarken kullana-cağımız bazı yasal tanımlarıbu aşamada açıklamak gereki-yor.

2.1-Radyo Yayını: Elektroman-yetik dalgalar yoluyla halkındoğrudan alması maksadıyla ya-pılan ses yayınlarını,(2954.3.a)

2.2- Televizyon Yayını: Elekt-romanyetik dalgalar yoluylahalkın doğrudan alması maksa-dıyla yapılan, hareketli veyasabit resimlerin sesli veyasessiz kalıcı olmayan yayını,(2954.3.b)

2.3- Radyo ve Televizyon Veri-ci İstasyonu: Radyo ve tele-vizyon yayını yapmak üzeredonatılmış her türlü hareketliveya sabit tesisi, (2954.3.d)

2.4- Kablo televizyon:Televiz-yon yayınının kablo, cam ilet-ken ve benzeri fiziki ortamüzerinden halkın alması maksa-dıyla abonelere ulaştırıldığıyayın türünü, (2954.3.e)

2.5- Kapalı devre televizyonsistemi: Televizyon yayını dı-şında eğitim, öğretim, güven-lik ve turizm gibi belirliamaçlar için bir bina dahilin-de veya birbiriyle ilişkilibinalar grubunda kullanılankablo televizyonu, (2954.3.f)


2.6-HTelsiz" terimi, araların-

da herhangi bir fiziki bağlan-tı olmaksızın elektromanyatikdalgalar yoluyla açık veyakodlu veya kriptolu ses, datave resimleri vermeye, almayaveya yalnızca vermeye veya al-maya yarayan sistemleri,(2813.3.a)

2.7-"Enterferans" terimi, il-gili kanun ve tüzüklere uygunolarak sağlanan her türlü ha-berleşme hizmetini engelleyen,haberleşmede kesinti doğuranveya kalitesini bozan her tür-lü yayın veya elektromanyetiketkiyi (2813.3.d)

2.8-Her türlü telsiz sistemi-nin kurulmasına ve işletilme-sine müsaade edilmesi ve kont-rolü Devletin yetki vesorumluluğundadır. (2813.4.a)

2 . 9-Ulaştırma Bakan).ağıncatelsiz verici v^ veriai-a}icıtesisi kurma ru),«Ati V»riİ»nkamu kurum ve kuruluflapı i\mgerçek ve tüzel ktti}ar jtulîft-nacakları her verici v»y* v»-rici-alıcı cihaz için fcİFsatname almak ifcdirler. (2813.13)

3.TEKNİK TANIMLAR:

Kullanılan teknik tanımlar ya-sa koyucunun yasalara yazdığıtanımlara uymaktadır. Bununlabirlikte ayrıntılı vermek veteknik tanımları gözden geçir-mek istiyoruz.

3.1- Televizyon Verici İstas-yonu: Stüdyodan çıktıktan son-ra herhangi bir iletim orta-mından yararlanılarak (radyo-link, uydu, kablo ya da radyofrekansı) bir verici aygıtınıngirişine ulaştırılan resimişaretinin bu verici aygıtın-dan uzaya yayınlanmasını sağ-layan donanımdır. Televizyonverici istasyonu aynı zamandabir telsiz vericisidir.(Şekil-1)

3.2- Televizyon Yardımcı Veri-ci İstasyonu (Aktarıcı): Veri-


ci ile aktarıcı arasındaki enönemli fark aktarıcının giri-şinde RF olmasıdır. Aktarıcıyaresim ve ses işareti ayrı ayrıgirilemez. Televizyon YardımcıVerici İstasyonu aynı zamandatelsiz vericisidir. (Şekil-1)3.3- Kablo TV Dağıtım Dizgesi:çeşitli televizyon ya da radyoyayınlarının ya da bir tekyayınının toplandığı bir mer-kezden, abonelere kablo aracı-lığı ile kapalı olarak dağı-tılmasıdır. (Şekil-1)

3.4- Radyo Verici İstasyonu:Farklı iletim ortamları kulla-nılarak, stüdyodan gelen sesişaretinin farklı modülasyonyöntemlerinden (GM, FM) birikullanılarak uzaya verilmesinisağlayan donanımdır. Radyovericisi de telsiz sınıfınagiren bir dizgedir.

3.5- TVRO (Television ReceiverOnly) Uydu yayınını alan diz-ge: Bu dizge uydudan yapılmak-ta olan yayını bir uydu anteni>racilüfip ile alarak RF işare-tine çevirir. (Şekil-2) Budizgenin en önemli ayrıcalığıalınan işaretin bir ya da dahaçok TV alıcısında kullanılmasıamacına yönelik olmasıdır.Eğer ara frekansta kuvvetlen-dirme yapılarak uzaya elektro-manyetik dalga yayan bir dizgeolarak kulanılırsa televizyonverici istasyonu sınıfına gi-recektir. (Şekil-3)

4.YAŞANAN TEKNİK SÜREÇ:

1982 Anayasası'nın değiştiri-len 133.Maddesi eski haliyleradyo televizyon verici istas-yonlarının kurulması, işletil-mesi ve planlanması ile yayın-ların izleyiciye ulaştırılmasıgörevini Devletin tekelinebırakıp, bunun TRT eliyle ger-çekleştirileceğini belirtir.

Fakat, 21 Ocak 1989 tarih ve3517 sayılı Yasa ile vericilertüm araç, gereç ve 1400 çalı-şanı ile PTT'ye devredilmiş-tir. Bu arada belediyeler ya-sadışı televizyon vericileri

743

kurararak yabancı televizyonkanallarının yayınını yayınla-maya başlamışlardır. RTL ya-yınları nedeniyle 1989'da İç-işleri Bakanlığı bunlardan birkısmını kapattırmıştır. Ancakyasadışı Star-1 kuruluşunun dabu yöntemi kullanmaya başlama-sı Üzerine yetkililer konuyutakipten vazgeçmişlerdir. Ya-sadışı star-l kuruluşu önce buvericileri getirerek belediye-lere hibe etmiş ve belediye-lerce kurulmuş gösterilmiştir.Kimsenin ilgilenmediği görü-lünce de adı geçen yasadışıkuruluş vericileri kendisikurmaya başlamıştır. Diğeryasadışı özel televizyon kuru-luşlarının da yayına başlama-sıyla frekans karmaşası veyayınların birbirini karıştı-rarak bozması (enterferans)yaygınlaşmıştır. 2813 SayılıYasa'da (Bkz.2.8) açıkça be-lirtildiği gibi frekans plan-laması dışında kullanılan vehalkın doğal malı olan fre-kanslar bir anlamda yasadışıkuruluşlar tarafından çalınmışve bu frekanslarda yapılanyayınlarla yasal olan TRT ya-yınlarının yayınlandığı fre-kanslar ve ulusal güvenlik veuluslararası anlaşmalarla ya-saklanan yaşamsal frekanslartaciz edilmiştir.

İlgili yasalarda açıkça yasakolduğu görünen bu durum karşı-sında Telsiz Genel Müdürlüğü(TGM) 60'in üzerinde suçduyurusu yapmış, ama hiçbirsonuç alınamamıştır. Ne yazıkki, mahkemeler, bilgisiz, eh-liyetsiz, veya güdümlü bilir-kişilerin verdiği, bilirkişi-lik müessesesini zedeleyici,gülünç bilirkişi raporlarınadayanarak takipsizlik kararla-rı vermişlerdir.

Bu işkolunun yasadışı olmasın-dan dolayı, Devlete karşı ger-çek anlamda bir mali yükümlü-lük içermemektedir. Bu nedenleözel girişimciler hızla busektöre yatırım yapmış vebunun sonucunda da yasadışıözel televizyon kuruluşlarınınsayısı şu anda kestirilemeyen

744

bir rakama ulaşmıştır. Doğalolarak gereksinme duyulan ve-rici istasyonu donanımı, amf-likatör adı altında yasadışıyollardan ithal edilmiştir.

Ardından, radyo istasyonu kur-manın daha ucuz olduğunu far-keden girişimciler hızla busektörde yatırım yapmaya baş-lamışlardır.

Bu yıl başında, Ulaştırma Ba-kanlığı yasadışı radyo vericiistasyonlarının kullanılanbazı yaşamsal frekansları en-terfere ettiğini gerekçegöstererek yasadışı radyo ve-rici istasyonlarının tümünükapattırmıştır.Ancak, aynı du-yarlılığı kesinlikle yasadışıolan özel televizyon yayın ku-ruluşlarının kapatılması için(nedense ?) göstermemiştir.

Kamuoyunun gösterdiği tepki,yasadışı televizyon kuruluşla-rının olayı körüklemesiyle"radyomu istiyorum" sloganınadönüşmüştür. Oysa aynı kamuoyu(!), Devletin tekelinin kaldı-rılarak yasadışılığa son ve-rilmesi ve özgür haberleşmeortamının sağlanmasını getire-cek olan yeni yasaların çıkma-sı için aynı tepkiyi gösterme-miştir. Bu tepkinin de oluş-turduğu baskıyla Yüce Meclisteçalışmalar hızlandırılmış veyıllar önce değiştirilmesigereken Anayasa'nın 133.Madde-si değiştirilerek Devlet teke-li kaldırılmıştır. Ancak, ya-sadışı olan hala yasadışıdır.çünkü, Anayasa'nın 133.Maddesidışında 2813 sayılı TelsizKanununun ve 2954 sayılı RadyoTelevizyon Kanununun değişti-rilerek özel radyo ve televiz-yon yayıncılığının yasal olma-sı için yeni düzenlemeler ya-pılmalıdır. Halen Yüce Mecli-sin ilgili organlarında çalış-malar devam etmektedir.

5. YENİ YASADA YER ALMASIGEREKEN UNSURLAR:

Halkın ve ülkemizin yararınaçıkarılacağını umut ettiğimizözel radyo televizyon yayıncı-


.1. jÇjını. düzenleyecek olan yeniyasada yer alması gerekenunsurları aşağıdaki gibi sıra-layabiliriz:

5.1~Yeni düzenlemede hiçbirfrekans işgali kazanılmış haksayılmayıp, Ulusal frekansp 1. anla m a s ı y a p 11 m a 1ı d ı r.

5.2-Yeni düzenlemede, TRTgerçek anlamda özerk halegetirilmnli va iktidarlarıngölgesinden kurtarılma1 id ir.

5.3-özel kuruluşların medyatekeli olmaları önlenmeli veyansız yayın yapmaları içinyasal yaptırımlar konulmalı-dır. Anayasa'nm temel ilkele-rine karşı yayın yapılmasıengellenmeli ve yasal güvencealtına alınmalıdır.

5.4-- To 1 «"«V i zyon vn radyoyayanları tıpkı diğer ürünlergibi birer üründürler. Bunedenle çıkacak olan yasadatüketici hakları göz önünealınmalı ve yayın kalitesikonusunda yaptırımlar getiril-melidir. Yayınların gerek tek-nik kalite olarak gerekseprogram içeriği olarak ulus-lararası standartlara uygunolması sağlanmalıdır.

5.5- PTT'nin elinde olan veri-ciler gerçek sahibi olanTRT'ye devredilmelidir.

5.6- Demokratik örgütlerin,yerel yönetimlerin ve kamukuruluşlarının sınırlı sayıda-ki frekanslardan yararlanmala-rı yasal güvence altına alın-malıdır.

5.7- Bu işkolunda çalışan tümemekçilerin hakları, yasa ilegüvence altına alınmalı vesendikalaşma ve örgütlenmehakları sağlanmalıdır.

5.8- Yasanın uygulayıcısı veuygulamaların takipçisi olacakÜst Kurul"da TMMOB adına,EMO'dan bir temsilcibulunmalıdır.

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KON^HİESİ

r,.SONUÇ.:

Çok seslilik ülkede demokrasi-nin ve özgürlüğün kalıcı olma-sına katkıda bulunacaktır.

özel ve kamu radyo ve tele-vizyon yayınlarını düzenleye-cek olan yasanın ( ya da yara-lar: T>) demokrasinin ve çokses-liliğin gereği olduğuna inanı-yoruz .

Çıkacak olan yasanın teknikanlamda bir çok unsuruiçermesi nedeniyle Elektrik-Elektronik mühendislerinin ya-sanın çıkması ve uygulanmasın-da gerekli duyarlılığı vesorumluluğu gösterme!erinibekliyoruz.

KAYMAKÇA:

L - Y a z ı c ı A l i N i h a vr.utyol arını dtiÇj I I ,

"nenimbeni m

radyolarım ve televizyonlarım",FHO Ankara şubesi Bülteni,Mayıs 1993, 6-9.

2- l'uçuluoğlu Musatof, AliNihat Yazıcı, Atilla Turıalı," B i. 1 i rk i ş i r apo r l a n n ı n EMOOnur Kuruluna Sevkii", Eylül1992.

YAZARLARIM ÖZGEÇMİŞİ:

Elektron ik

Ali Nihat YAZICI:19 64 yılında Ada-pazarı 'nda doğdu.İlk, orta ve liseeğitimini İstan-bul'da tamamladı.1981 yılında İTÜ

ve haberleşme mü-hendisliği bölümüne kaydoldu.1987 Yılında mühendis olanYAZICI bu tarihten beri TRT'deçalışmaktadır.

Mustafa PUÇU J ,U 00LU1965 Yılında Na-zilli'de doğdu.İlk, orta ve lise

? eğitimini Nazil-1 «•?."* li'de tamamladı.

198 2 Yılında ÖPTÜElektrik Mühendisliği Bölümü»ne kaydoldu. 1988 Yılında mü-hendis olan yazar bu tarihtenberi TRT'de çalışmaktadır.

k

(D

H-MI

746 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ

TCUVtStOM MECCMR ONLY

> ' 1 4

Şekil-2

•«MKor KLconumiN KUMNMU TUıVıZYOM V D R G ı

\ vL_

umu p^w

Şekil-3

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ 747

SES FREKANS HABERLEŞME KABLOLARININ 0 - 2 MUZ

FREKANS BANDINDA KULLANILMA İMKANLARININ ARAŞTIRILMASI

Güneş YILMAZ

TÜRK SIEMENS KABLO VE ELEKTRİK SANAYİ AŞ.

İmalat Teknolojisi Geliştirme Bblümü. Mudanya

ÖZETHaberleşme hizmetleri giderek modern ekonominin sinir sisteminioluşturmaktadır.Bugün var olan şebekeler tarafından sağlanama-yan yeni servisler .Gerıis Bantlı Tümleşik Hizmetler Sayısal Şebekesl (B ISDN) tarafından sağlanacaktır Günümüzde bilinen tümHetişim servislerinin sağlayabilecek BISDN şebekesinde ileti •sırtınızı MO MB/s'nııı üzerinde olacaktır Yüksek I ırz nedeniyleiletişim oılanıı olarak Fiber Optik kablolar ve optik anahtarlarımelemanları kullanılacaktır Dolayısıyla her aboneye kadar ulaşan bakır ilotkenli simetrik haberleşme kablolarının yerine FiberOptik kablolaıın döşenmesi gerekmekledir Bunun için hem uzunsüre (15-20 yıl) hem büyük yatırımlar gerekmektedir Bu geçişdöneminde, milyarlarca lira harcanarak döşenmiş olan ses fre -kans kablolarının bir kısmını 2 MB/s sayısal haberleşme şebekesiolarak kullanılması yeni telekominiknsyon hizmetlerini kolaylastııdı<Jı gibi ekonominin bütünü açısından da çok önemli yaran olaçaktır Bu çalışmada.faıkh tiple (köpüklü veya som PE izolasyonlu.dolgtılu ve dolgusuz çift veya yıldız dörtlü olarak egıilmiş) sesfıekarıs kablolaıınııı hat zayıflaması, karakteristik empedansı.fazgecikmesi, yakın ve uzak uç diyafoni zayıflamaları 0 - 2MHz froknııs bandında incelenmiştir Uzak mesafe ve PCMkablolnı incin İse İncelemeler 0-10 MHz frekons bandında

yapılmıştır.

GİRİŞŞehir İçi telefon şebekeleıhıde ve çok uzak olmaynn semtlerarası telefon irtibatlarında kullanılan simetrik haberleşme kablo,lan. plastik yalıtkanla (PE ,PVC, PP) kaplanmış çok sayıdaki bakır tellerin egıHip alüminyum ekran ve polietilen İle bir gömlekİçine alınaıak yapılırlar. Damar izolasyonu olarak som veya köpüklü malzeme kullanılır Köpüklü malzeme kullanıldığında damarve kablo boyutları daha kücük1ür.(Bkz.sekil 1)

Damaılarcift veya yıldız dörtlü olarak egtilir Dörllu İçindekibir ciftin iki iletkeni karşilikll kbşelerdedir.

—0.62— 0.72

köpukju PE»otn PE kılıf

.0.4...— 0 . 6 -kopukhı PE

Dörtlü eğirme Çift eğirme

Kablo İçinde suyun ilerlemesini önlemek amayla.kablo çekinleğindekl iletkenler ve paketler arası hic boşluk kalmayacak şekilde koınpaund ile doldurulur.Bir haberleşme kablosunda transmisyon hatlarıniıteşkil edeniletkenlerin her birim uzunluğunun bir direnci (R) ve birenduktansı vardır (L)Ayrıca biıbirine paralel ve aralan yalıtılmış olar» hat İletkenleriarasında bir kapasite mevcut olduğu gibi yalıtkan maddeleılnmükemmel olmaması nedeniyle küçük de olsa bir kaçak İletkenlik (G.perdrtans) bulunur. Butun bu dtrerıc.endüktans. kopasile ve kaçak iletkenlik bir yerde toptu olmayıp hat boyunca mil

| form olarak dağılmıştır. Bu sebepten transmisyon hatlarına dagılmış parametreli sistemler denllir.(Systems With DislıibutedParameters).Keza transmisyon hatlarınınuzunluklaı ı taşıdıklarıişaret frekansına tekabül eden dalga uzunluğu yanında il »naledilemez. Hatta çok defa, yüksek frekanslarda hat uzunluğudalga uzunluğunun bir kaç ve daha fazla katıdır.Bunun sonucunda transmisyon hatlarında ;-Hat boyuncn yayılmış kapasite ve knçak dirençlerden dolayıakımın değeri hat boyunca her noklada aynı olmayıp kaynaklanuzaklaştıkça küçülUr.- Hat iletkenleri arasında Ölçülen gerim sabit kalmayıp uzun -lugun fonksiyonu olorak küçülür.- Akım veya ger İlimin hat uzreıkKleM propagasyon hızı sınırlıbir değerdir .dolayısıyla hattın herhangi iki noktasındaki akımlar(veya gerilimler) arasında bir faz farkı oluşur.


2. SİMETRİK KABLONUN BİRİNCİL VE İKİNCİLPARAMETRELERİ

2.1. Birincil Parametreler1 lomogen bir hattın, transmisyon özelliklerini tamamıyletanımlayan elektriksel parametrelere Birincil Parametreleı elenir Bu parametreler hatlın yapılmasında kullanılanmalzemelerin İletkenliği, geçirgenliği (PernıeabiHlesi)dielektrik sabiti gibi fiziksel özellikle, ine. boyutlarına vegeometrik konumlarına göıe değiştiği gibi,çevie koşullarının değişmesinden de etkilenmektedir. R , L , C , Golaı ak belirtilen birincil par ametreler nitelikleri bakımın -dan ikiye ayrılır.

Boyuta Parametreler: Direnç R ve Enduktans LEnine Parametreler. Kapasite C ve Perditans G

Bütün bu Direnç. Enduktans.KapasitevePeıditansbhyerde toplu olmayip hat boyunca uniıorm olarak dağılmıştıı Transmisyona ait kavramların tanımları ve ölçmeleı deki rolleri dolayısı De. çeşitli frekans bölgelerindegösterdikleri özellikleri de göz önüne alarak birincil patametıelerin birer birer incelenmesi faydalı olacaktır

2 111 tattın Birim Boy Başına DirenciÇapı d. Uzunluğu L . özgül direnci p olan şifindir ik bir teün D.C direnci

R A p I . D I . I lohm]it d 2 u f .

Formülü üe hesaplanır.

Burada X 1

r . d

( S m/mm )

( m m )

Hattın birim uzunluğunun çevrim (Bukl) direnci ise

2 8R = 2 P . « r~ s

n dzxolarak hesaplanır.Alternatif akımda frekans yükseldikçe tel kesitinin mer-kezinde akım yoğunluğu azalır,cidara gidildikçe arlar.Çok yüksek frekanslarda hemen hemen bütün akımtelin cidarından' 5' derinlikteki silindiıik bir borudanakar. »

IK -. _ _Burada

ıl0

x

R - Eşdeğer et kalınlığını- 4.n.1O?(HAıt] Boşluğun PermeabiMesinl- Malzemenin bağ» penneabMtesinl

Ozgul iletkenliğiniI - Frekans! göstermektedir.

Yukarıdaki açıklamaları göz önünde bulundurarak altematif akım İçin bir Ugfcenin direnci


yüksek frekanslarda

| = Ro _ . . fo. .5 ( 2 r 0 5 )

çok yüksek trekarıslarüa

R =R1 ° 2 5 4formülleri İle hesaplanırÇok çildi kablolarda İter hangi bir iletkenden akan akımın oluşturduğu manyetik alan komşu çillleıde ve ek-randa Foucauld akımları doğmasına neden olurSöz konusu akımlar ilave enerji kaybına sebep okluğundan kablo İçindeki iletkenin direnci etrafında başka nıetaBer bulunmayan iletkenin direncinden daha yüksektirÇok çiftli kablolarda yukarıda kısaca açıklanan (aktörleri de göz önünde bulundurarak çevrim direnci koşullarabağlı olarak aşağıdaki formüllerden bili ile hesaplanıl

alçakfıekanslaıda ( 8 > r0 )

1 2 a 4yüksek frekansla!da ^<^o< 5 fi

'

çok yüksek frekanslar da 5 R < f

2 6 4 2a

2.1.2 Biıim Başına Enduktansİletkenden geçen akımın Helken İçinde ürettiği manyetik akımın değişmesi He oluşan 'İç enduktans' frekans

la değişir ve ,

L j _ ^ 0 5 Mo_M, ş

"4~;r7"4,,r o -fonnulü ile hesaplanır

çok alçak frekanslarda

L, = = 0.05 n H / k m dir .

Kablo tekniğinde kullanılan iletkenler genelde elekti o»tik bakır veya alüminyumdan olduğundan 11 r = 1ve

L = [ l ° . 5 - o 1 6_ ( m H '

olarak hesaplanırYüksek frekanslarda ( r s5 ) cidar olayı nedeniyle,akım iletkenin yüzeyine doğıu itildiğinden iletkenin İçin "deki manyetik alanın şekli değişir ve frekans yükseldikçe iç enduktans küçülür İletkenin dışındaki manyetikalana ise cidar olayının bir etkisi yoktur .zira bu alan toplam akıma tabidir.Dolayısı He iletken dışındaki manyetik akım değişmelerinin doğurduğu dış enduktans »re-

749

knnstatı bağımsızdır.

L, - ı ı . , 2 a

2* " İ T

Çok çiftli kablolarda yakınlık(proximltyeffect)ve ışınlama(radyasyoı ı) etkileri dış endüktansı küçülmesi yönde etkiler. İki teHİ bir hattın toplam endüklansı iç ve dışendüktansların toplamıdır ve

4 n

m u / k m)

formülleri ile hessaplanır.2 1.3. İletkenler Arası Efektif Kapasite ve

Kaçak İletkenlikİletkenler arasındaki kapasite kablonun fiziksel boyut-larına olduğu kadar kullanılan yalıtkan malzemelerinözelliğine ve imal tarzına da geniş ölçüde bağlıdır veaşağıdaki formülle hesaplanır.

" » E ,C = __

BuraHaB Q • Boşluğun dielektrik sabitie r - Yalıtkan malzemenin dielektrik sabitir o • İletken yarı çapı2a - İletkenlerin merkezleri arasındaki mesafe

Tablo 2.1

a

l|>

kUz

olun

dB/km

rad/km

jıs/km

jıs/km

1 -10*1 - 5 "

= 10.F V " 1

Yalıtkan bir madde alternatif elekülk alanı etkisinde kalırsa "Dielektrik Histerezis" den dolayı frekansla orantıIı olarak artarı bir enerji kaybı oluşur.

G = 2 ) | . f . t g 5 . C 1 (mhoAn)Burada C - Effektif kapasite

t g 5 - Malzemenin dielektrik kayıp faktörüDoğıu akımda ve alçak frekanslarda G'nln değeri İhmaledilecek kadar küçüktür (G < 10-* o mho(km)

2.2. İkincil ParametrelerBirincil parametreleri R'.L'.C' ve G1 olan bir transmisyonhattının ikincil parametreleri Zo karakteristik empedansıveTtjtfopagasyon sabiti)aşağıdaki formüller üe hesap -lanır

: Z • İ7.r ' ı

G1 • jwC

J = J R* jwL)(G'+jwCJ = a + İ |l

Burada Zr - Empedansın reel kısmıZi - Imajiher kısmı

a - Hat zayıflamasıp Faz Sabiti

Görüldüğü gibi ikincil parametrelerin her İkisi hattın birin-cil parametrlerinden başka frekansa da tabidirler Yani,bir hattın karakteristik empedansı ve propagasyon sabiti güç kaynağının frekansı ile değişen çokluklardırİletken çapları farklı olan kablolar için ikincil paramet-relerin hesaplama formülleri aşağıdaki tabloda ve-rilmiştir.

10-300*5 - 1 5 0 "

C" 8 " 2 - f 2 . L ı C 1

-3 /pı10.3,343; R." r~ •

3 ]

= 2 K f 1 0 fC • C71- F

FF

300150

VF= 10.3,343-R. /L

3 / r= 2 n \ 1 0 J\l • C '

0Z5


Burada- " 1

B =

uf L •O5./( 2 , f L ) 2

t R >

L - ( mH/kmf - ( k H z )

C - (nF/km)R1 - (ohm/km)

* - iletken çapı 0.4 - 0.6 mm arasındadır."- iletken çapı 0 8 - 1.2 mm arasındadır.Hesaplanan değeıler ile ölçme sonuçlan arasındakifaikın minimuma indirgenmesi için üç ayrı frekansbandında laikli loımüllerin kullanılması gerekmektedir.

3. Diyafonl ve Yanalına Zayiftamasi3.1 .Diyafoni zayıflamasıÇok çiftli kablolarda heıhangi bir çiftin oluşturduğu devreye komşu devi elerden (çiftleı den) istenmiyen haber(informasyon)geçişine diyafoni denir. Bu haber geçişininen önemli nedeni kablo çiftleri arasındaki kapasitif veendüktif kuplajlardır.Ortaya çıkış-biçimine göre İki tip diyafoni vardır:Yakın uç diyafoni (para diyafoni) ve uzak uç diyafoni (tele diyafoni) Bozan hatlın baş tarafından gönderilen P ,gücünün bozulan hattın aynı ucunda oluşturduğu Po

gücüne oranla logaritmasına para diyafoni zayıflamasıdenir.

ve A = 10 Lgn

olarak hesaplanirR;

i LI t ['-

(rl) __ p

L i...

\\ "r 11 1 i. _ ..

1 dB

p ,

1

' -

şekil - 3Bozulan hattın uzak ucunda oluşturduğu Pt gücüne oranla logaritması ise 1 elediyafoni zayıflamasıdır ve

A =10Lg_Fi_ dB

olarak hesaplanır p

Fiziksel olarak bir birinden tamamen ayrı (izole edilmiş)devreler arasındaki diyafoniye başlıca nedenler elektromanyetik (kapasitif ve endüktif) kuplajlardır Kablo içindeçiftler bir biline çok yakındır ve yapısı tam düzgün olmayan kablolarda herhangi bir akımın yarattığı elektiomanyetik alan diğer çiftlerde diyafoniye neden olan istenmeyen bir geıilim endüklemesine neden olur.


Para ve Telediyafoni zayıflamaları aşağıdaki foımüllerile hesaplanır. 2 * 2

2.n . Cn.f -2 (a • a ) ^Ap =-10Lg[ (1-e ' 4 J

(a 1 a1 *

A , =

BuradaC

- 2 (,xe 1

n =

2 Z n 8

C f =M Cu

ve 2 70 8a ) ( U - Bozan ve bozulan hattın zayıflamaları (Np/km)L - Kablo boyu (uzunluğu)C - Kapasitif kuplajlara neden olan kapasite den

u gesizllğl (k - k )M - Endüktif kuplajlJZQ - Karakteristik empedans

Normalde aynı kablonun içindeki çiftlerin transmisyonparametreleri aynı olduğundan ( <xı -- <u - a )

Ap ve Al aşağıdaki gibi hesaplanır.

t * *

A p = .. 10 Lg [ *_ CJLt ~4a.l

< 1 - e . ) Ja

A n = -10Lg( 4«* C* f L)

3.2. Yansıma ZayıflamasıTransmisyon hattın sonuna karakteristik empedansından farktı bir ( Z ^ Z ) empedansı bağlandığında veya karakteristik empeuansları farktı olan iki kablo ardışık bağlandığında gelen enerjinin bir kısmı yansıyıp tekrar kaynağa döner. Benzen yansıma sadece hat başında ve sonuıda değil hat boyunca empedans dalgalanmaları olan her noktada olur. Hattın herhangi bir noktasındakl gerilim değeri gelen ve yansıyan dalga gerilimlerirrin toplamına eşittir ve yansıyan gerimin gelen gerilime oranı Yansıma kat sayısı (kr) olarak tanımlanır.

" 7 o

Empedans uygunsuzluğunu ifade eden ve dB olarak

A = 20Lg_J_ =20Lgf z - z

1

(dB)

He tanımlanan A parametresi yansıma (uygunsuzluk)zayıflamasıdır

751

A. Deneysel SonucıarFarkli tipte kablolar için hesaplanan ve ölçülen değerler aşagidaki tablolarda verilmiştir.

. -FREKANS

f(kHz)

1

51030

100300

10241500204830005000

10000

Tablo 4.1 PDF-AP 50x2x0.4/0.84 (dörtlü eğirme ve dolgulu)BİRİNCİL PARAMETRELER

R(ohm/km)

272.06272.06272.06272.07272.19341.63539.32634.64727.90857.61

1089.621515.98

L(mH/km)

0.5650.5650.5650.5650.5630.5560.5130.5010.4930.4840.4750.465

C(nF/km)

47474747

4 7 •

47474747474747

G(xE-6)(pmha/km)

000.148000.738001.477004.430014.766044.297151.199221.483302.398442.966738.276

1476.552

İKİNCİL PARAMETRELERe*

(dB/km)

01.7403.8905.5107.88101513.4722.4126.6930.8736.6947.0866.16

8(rad/km)

000.200000.448000.634001.329003.438009.759031.605045.752061.944089.934148.430293.871

Z(ohm)

959.83429 25303.52226.40124.6211161104.51103.28102.42101.51100.52099.51

t

(MS)

21.1012.2910.2008.0606.7406.1405.6105.4805.3905.2905.1805.05


FREKANSf(kHz)

15

1030

100300

10241500204830005000

10000

R(ohm/km)

120.92120.92120.92120.96138.67199.86335.66396.03458.13548.70700.39979:12

L(mH/km)

0.6190.6190.6190.6180.6130.5860.5470.5390.5340.5280.5220.516

C(nF/km)

474747474747474747474747

G(xE-6)(umho/km)

000.148000.738001.477004.430014.766044.297151.199221.483302.398442.966738.276

1476.552

İKİNCİL PARAMETRELERol

(dB/km)

01.1602.6003.6704:1505.1907.7813.5116.0618.6722.4828.8740.60

S(rad/km)

000.134000.299000.423001.123003.426009.888032.637047.455064.457093.910155.596309.325

Z(ohm)

639 88286.17202.35142.27117.86111.61107.93107.13106.58106.00105.38104.75

t

(M»)

16.0310.1508.7607.3306.5106.0405.6305.53054705.4005.3105.23


FREKANSf(kHz)

15

1030

100300

10241500204830005000

10000

R(ohm/km)

53.7453.7553.7756.9480.11124.9821685259.91301.67362.57464.57651.99

L(mH/km)

0.5930.5930.5920.5900.5710.5310.5050.4990.4950.4910.4870.483

C(nF/km)

474747474747474747474747

G(xE-6)(umho/km)

000.148000.738001.477004.430014.766044.297151.199221.483302.398442.966738.276

1476.552

İKİNCİL PARAMETRELER

et(dB/km)

00.7701.7301.7702.1403.1405.1109.0910.9512.7615.4019.8227.93

8(rad/km)

000.089000.199000.389001.023003.274009.415031.331045.645062.085090.588150.337299.374

Z(ohm)

426.59190.79160.49119.13111.5710626103.61103.04102.65102.25101.82101.38

t

(M»)

12.3708.4507.5206.6006.0505.6205.3105.2505.2005.1405.0805.01

L G ve t hesaplanan değerlerR . C . c< , > ve Z - olculen değerler

752ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ

Ublü 4.1 nıcBIRINCIL PARAMETREL ER

FREKANSf(kHz)

15

10

30

100

300

10211500201»

R(olım/km)

120 92120 92120.92120 9/139.51201.63339 31100 54163.4/

L(mi l/km)

0.5810 5810.5810.5800.5/40.54605070 4990.493

C

(nF/knı)

5252

525252

52

52

5252

50x2x0(3/130 (ciltİKİNCİL

G(xE 6)(nmho/km)

000 163000.017001.634001901016 336049.0091G/.284245045334.568

(dB/km)

01 2202.7303 8604.4605.6608.5514 9217/620.G6

eyiımo veF'ARAMEl

B(rad/km)

000 141000.314000 444001.155003.495010 042033 042048 0100G5 1 78

loUjıılu)REl.tR

Z(olun)

608 342/? 06192 38134.10108 95102 45098.76097.9609/41

1

(ps)

16 6810 5009 030/5306 6/06.1605 /205 6205 55

A p

120

100

80

bO

40

20

dB)

k=

- k : Kapa*

• - - " " . • - . .

100 pF

_ ,

>ıle Dengesizliği

k--• 5 pl

k= 50 pF

' • - - . . " '

, , ~ -

1 10 100 1000 F(kHz)Sekil. I- Yakiıı Uc Diyaloııi Zayiflamasiııin frekansla

değişimi ( L- 1 km)

AI(dB)

120

100

80

60

40

201

k= 5 pF

k~ 50 pF

k=100pF

1000 F(kllz)10 100Sekil 2 - Uzak Uc üiyafoni Zayiflamasirıin frekansla

değişimi ( L- 1 km)

A t (dB)

120 I - 500 m

L=1000nı

l.= 1500 m

100

80

e;o

401 10 100 1000 F(kllz)

Sekil 3 - Faıkli u/unluklarda kablolaıiıı Uzak UrDiyafoni zayiflama-si ( k"~ 5 pF)

KAY MAKİ Al i

I VV..Ikt)O.W : High Bil-Ffcıln Digilal Subsoıibuı I um.I lıom.ıs .) .1 "A Coppnr Bıidgoıo the Metwork of tho

friılıııe'- .loııınal otı sul«i«.1ed Arı>i>5 iıı ('onırmırn< ations Vol 9 August I99I

7. Wflllıaıi5ci( : I lo<'.lwııtıgn l)K)ilalsmfjnAİııb"iipaç)iıruı uh>-ı11 W vr>ıhaıı«lı>no kuploık.-ıhol clı-ı I ••ilıtclııııı>ıaııs':h

hjHııi'l/.tı - N l / İ M İ I I/19UI3 iVlımıd.H : llıeoıın nnd I ectınik <leı M.ıclırichtoıık.ıhol

Or AlİK-dlIultig VuıUj.l lı-ılnlbeıcj 190?4.Uzgoreıı.F : İki ilelkcnli lıansnıısyon lı.-ıll.ııi

İ T İ ) matbaası - 19825 Kadon.H . VViıbolstıomu <.ınd SCIIIıııHıııÇ) m (lot N.M.Iııir.lıtoıı

t.îclıııik -Spdııcj'M Veılntj - I'J''.9G Cîillobeıt.A : Bestiıııınııng der *j|t'klrısclıı.<ıı Eiyuııschaltuıı il<"^

Uuflat.D. Oıtıııet/es als Gıııııdlacjoıı fvıı suıne DigiMlıs'oMing7'uctınisclıe MiltKİlııııgetı P I T 8/191İ?

•/.Chatller.l.ı.'O M; Impedarıs iiKKjıılarıli^s İh r<>lı.'phon« Ni'tvM>rksDCM ınl corp 31' th ılıt VVıre <Oblö SympProc 1982

S.Daur Haus . Koınnıunikatıoııstechııik in dt-ıı 90' erJalııeıt

Sieınons Zeilschrilt 6/1991

1957 yılında Ftazgınd'da doğdu Varna I okrııkÜrıiveısitesı'ııin.Elektıonik llaberleşmo Mühendisligi bölümünden 1980yılında lisans.

198S yılında Yüksek Lisans deıeceleıini aldı.

1986 - 1989 yıllan atasında Sofya 1 ekııık Ürıi

i veısıt«ihirı.Elektıoleknık Mal/.onı«leıi Bilimselmam £b < ! ^ B I * ' a ? " r l n a Morkoziııde araVıım.ıcı vu ogrutiııı

üyesi olaıak görev yaptı Eylül 1989'dan ıtibatt-n TUHK SIltMtNS'de çah>an (Sunoş YILMAZ, halen İmalat Teknolojisi Golı^lınneMüdürü olaıak görevini sürdürmektedir.

ELEKTRİK MÜHENDİSİ. İĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ 753

UYDU-KARA GEZGİN HABERLEŞME SİSTEMİ VE TÜRKİYE ÜZERİNEBİR İNCELEME

Masan Dinçer t.Hakkı Çavdar

Elektrlk-Elektronik MUhenclisl igi BölUmUKaradeniz Teknik Üniversitesi

61080 Trabzon

ÖZET : Uydu Kata Gezgin H.v-I »eri eşme sistemi (ll-KGHS) uyduh.ıbeı• leşmes I ve gezgin haber leş •-m»'* I ckn i. k I oı i n i n bitlikte kul İnnımı I .1 e ortaya çıkan ileri ha-berleşme servislerinden biri o-İni ak k.ıbul edilmektedir. U-KGHSgezgin haberleşmeye olan gereksinime hızlı ve ekonomik olarakçüzlim sunmaktadır. Ancak U-KGHSlink ve sistem tasarımında çö-zlilmesi gereken birçok teknolo-jik sorun mevcuttur. Bu sorunlarçok yollu propagasyon etkisi,agaç gölgelemesi, dljşlik gllç düze-yinde çalışma, alıcı anten tasa-rımı ve gerçeklenmesl. dopplerfrekans kayması, girişim ve ha-berleşme trafiğinin dUzerılenme-si olarak sıralanabilir.

Bu çalışmada uydu-kara gez-gin haberleşme sistemi incelen-miş ve TUrkiye'ye uygulanabilir-liği araştırılmıştır. U-KGHSlink tasarımında en önemli para-metrelerden olan ilave yol kaybı(fadlng derinliği) Üzerinde durulmuştur. Bilinen bir analitikpropagasyon modeli TUrkiye'yeuygulanmıştır, önemli karayolla-rı Üzerinde bulunan bazı nokta-ların ylikselme ve azimuth açıla-rı, serbest uzay kaybı ve fadingderinliği hesaplanmıştır. Sonuç-lar tablo halirıda verilmiştir.Ayrıca ağaç gölgelemesinde ytik-selme açısının etkisi incelenmişyUkselme açısı ağaç zayıflatmasıilişkisi verilmiştir.

1. Giriş

Uydu-Kara Gezgin Haberleşmesistemi (U-KGHS). tek bir uydulinki kullanarak çok geniş bir

754

cograflk bölge İçerisinde harekel eden karasal taşıllar içinhaberleşme servisi sunabilmekte-dir. Uydu ve ses işleme tekno-lojisindeki son gelişmeler gez-gin radyo servisinde uydu kullanı mı m gllndeme getl t mistir . Uy-du gezgin servisler; ses, data,pozisyon belirleme, çağrı servisleri, ulusal telefon agı veözel ağlara bağlanabilme olana-ğına sahip olmaktadır. Bunlarbir frekans bandı İçerisinde tekbir sistem kullanılarak bir rad-yo yardımıyla sağlanabilmekledit. Uydu gezgin servisler, birradyo sistemi kullanılarak dahabliyllk cografik bölgeye hizmetverebilmesi, çok daha uzak böl-gelere erişebilmesi ve nltfusyoğunluğunun az olduğu kent dı-şı ve kırsal alanlarda daha eko-nomik çöztlm sağlayabilmesinedeniyle tercih edilmektedir(1). öte yandan uydu gezgin ser-visler kara, deniz ve hava ta-şıtları için haberleşme servisisaglayabilmektedir.

U-KGHS' nin gerçekleştiri-lebilmesinde teknolojik ana İkisorun mevcuttur. Birincisi ser-vis İçin ayrılan L band geniş-liği dardır. ikincisi ise uyduverici gtlctlnUrı kullanılan solarhücrelerinin gtlcUne bagiı ola-rak sınırlı olması, dolayısıylasistem dllşlik gUç marglninde ça-lışmak durumundadır. Sabit uyduyer istasyonlarında bu sorunyliksek kazançlı paraboloid an-enler kullanılarak bUyUk ölçti-de giderilir. Uydu gezgin sis-temlerde ise gezgin birim hare-ketliliği nedeniyle alıcı ante-ni, uyduya göre tUm azimuth a-


çılannda ve .15*-60 yükselme açı-larında konum a İntakta d ı ı . Bu ne-denle kullanılacak gezyiıı birimantenleri bu özelliklerde ışımadiyagramına salı ip olmaktadır. Buamaçla geliştirilen iki tip an-ten vardır. Dunlar dtiştlk kazanç-lı antenler (4-(> dBi ) ve ottakazançlı antenler (10-14 dBi)dir [3]. Görüldüğü gibi bu an-tenler sabit uydu yet istasyonl a n antenlerine göre çok düşükkazanç 1 ıdıt lar.

2. II KGI1S ve Türkiye

TUrkiye'de ulaşımın (yolcuve yllk taşımacılığının) % 90 ıkarayolları Uzeı iriden yapılmaktadır. Karayolları On. Hd. lügUverilerine göre; devlet, il veotoyol olmak Üzere toplam r>0. 000Km uzunluğumla karayolu mevcuttur 14]. Köy ve orman yolları burakamın dışındadır. Bu karayol-ları üzerinde yaklaşık 7..36O.OOOmotorlu kaı a taşıtı mevcuttur.Bunların yaklaşık 65.000'i otobtis ve 520.000 i kamyon Tl U dit[5J. bu motorlu kara taşıtlarınııı yaklaşık yarısı özel amaçlıdiğer yarısı ise ticari, resmive belediye hizmetlerinde kullanılmaktadır. Bunlardan başka90.000 civarında özel amaçlıtaşıt ( yol ve iş makinaları )mevcuttur. Askeri amaçlı taşıt-lar bu rakamların dışındadır.

Bu rakamlar Ülkemiz ulaşı-mında karayolları payının bliyük-ltlgUnll göstermektedir. Ayrıcagezgin haberleşmeye olan gerek-sinimdeki pazar İsteğini ortayakoymaktadır. öte yandan bu ra-kamlar Ülke gelişim sürecindegUnden güne arttığını düşünürsekÜlkemizin sağlıklı bir gezginhaberleşmeye gereksinim duyduğuaçıktır.

U-KGHf; tasarımı birçok et-kene bağlıdır. Sistemin uygula-nacağı bölgenin konumu ve uydupozisyonu, karayollarının geç-tiği bölgelerin yüzey şekilleritasarımda ilk ele alınması gereken etkenlerdir. TUrkiye' dekikarayoları Ülkenin biçimine veyUzey seki İlet inin genel doğ-rultusuna uyarak daha çok dogu-


batı doğrultusunda uzanan daglniı bazı geçitlerde aşarak kıyıyaulaşır. Türkiye'de ulaşım kara-yolu ağırlıklı olduğu için hemenhemen tüm karayolları il, ilçeve kasabaların merkezlerindengeçer. öte yandan bazı bölgele-rimizde yollar yüksek dagijklıbölge ve vadi içlerinde ilerler.U-KGI1S ' de uydu vericisindengönderilen işaret gezgin birimalıcı antenine Uç farklı yoldanulaşmaktadır. Bunlar; 1 •-) Doğru-dan '?.••) Yerden yansımış olarak3--) Gezgin birim yakınlarındakidag, tepe, bina vb. gibi yapı-lardan saçınarak çok yollu ola-rak verilebilir. ll-KGHS düşükgüç maıgininde çalıştığından,doğrudan bileşenin alınabildi-ği kent dışı kırsal alanlardave açık arazilerde servis ola-nağı sunabilmektedir. Diğer du-rumlarda alınan işaret düzeyiçok düşük olmaktadır.

Ülkemiz karayollarının birkısmının kent içi ve dağlık bölyelerde bulunması ü-KCIir; İçinbir sak ılıcadır. Çünkü bu bölge-leıde alıcı antenine gelen doynidan işaret engellenmekte dolayısıyLa alınan işaretin düzeyidüşmekledir. Bu tür bölgeler I-çin hücresel tip yerel gezginservislerin kullanılması gerekmektediı. Doğrudan bileşenin alınamadıgj kent içi bölgelerdehücresel radyo, kent dışı açıkalanlarda ise uydu gezgin ser-visler ile sağlıklı ve ekonomikbir gezgin haberleşme sistemioluşturmak gerekmektedir.

TUrkiye için bu iki gezginhaberleşme sisteminden sadece btrini kullanmak ekonomik değildir,çünkü hücresel gezgin haberleşmes i s temler i n i n ge1 i ş t i r i 1me s i ndeelde edilen son başarılara rağ-men , bu sis temler i n sadece baseİstasyonunun yayın sahası ilesınırlı kalması, uzak bölge ha-berleşmesi ve nüfus yoğunluğu-nun az olduğu kırsal bölgelerdeekonomik olamamaktadır. U-KGMSise tek bir eşkonumlu uydu ileyarıkürenin tamamına yakın birbölgeye yayın yapabilmesi çokuzak bölgelere kolayca erişe-bilmesi, ayrıca yerel sistemle-

755

i; i

tin kurulma olanağı bulunmayanokyanus , don iz ve hava gezginI > ilimleri içiı ide e ö z 11 m qe t i i -inektedir. Aııcnk doğrudan İşar o1..I11 enqe I leııdigi kent iyi bolyelerde bit çözüm getirememekted i r . I.) <j layı s ı y 1 a ekon o m i k 1 i kaçısından uydu ve hücresel heriki t i p ge 7. g i n h a be t 1 e ş me b ir-birinin yeteneğini artıracakdestekler biçimde beraber kullanı İnin sı gerekmek ted i t.

3-- U KOI IM 1. ink Tasar ı »• ı

Bir haberleşme sistem peıformansı taşıyıcı-gürUllü yoğun-luğu oranı ile belir lerıi r. U-KGI15de uydu-gezgin birim bağlantısı

için taşıyıcı-gürültü yoğunluğuoranı ( C/No );

(C/No) "(e.l.r.p) - BO l.y»(G/T) -k-N-P-F (.1)

( - 0, 35 . Yön ) < ( - 0, 05 2 . E ° ) (3)

olarak ver i 11 ıBurada;( e. i . r . p)BO

Ly{(î/T)

k

N

PF

Uydu e. i.r.p' i (dBW)Uydu egr i se J. .1 i g J ndenötürü geri çekme (dB)Ser bes t uzay kayb ı(dB)Gezgin birim alıcıkalite faktörü (dB/K)Bol tzman sabi t: i-228, 6 dBW/K IİZTransponder başınaa k t. i f t a ş ı y ı c ı s a y ı .s ıPo I at i zasyon kaybı(dB)i 1ave yo1 kaybı (dB)

(C/No) değerindeki İlave yolkaybı;F har iç diğer paremetrelersabit uydu sistemleri içinde yeçerlidir.F değeri U-KGİİSde kri-tik bir faktördür. F değeri la-ding derinliği olarakda tanımla-nır. Fading derinliği gezgin bi-rimin bulunduğu haberleşme orta-mının kent, kırsal veya ağaçlık-lı bölge olmasına bağlıdır.İlaveyol kaybı, F için yerel ortam,azımuth ve yükselme açısı ve yöndurumuna göre deneysel sonuçlaradayanılarak analitik bir modelgeliştirilmiştir [7]. Du modelegöre ilave yol kaybı F, L bandıve % 99 haberleşme için,

(2)

41.Az)+

F(dü)Uurada;,j = 1 2 , 5 3

756

- İ l

+ (

4

4 ,

2 ,

4 6 .

33

YO

t i

) + ( 3 ,

<' •--• 3,03 ̂ ( 2 , 6 2 . YO ) t ( 0, 9 8 . Az )

•t ( - 0, 24 . Yön ) ̂ ( 0, 04 . E" ) ( 4 )

Değişkenler;YO : Yerel ortam

Kent : 1Yarı kent. : 0Kırsal : 1

Az : Taşıtın azımuthagöre durumu

-Cos( 2( Az\a?,t -A-/U

MJ

K) )

Yön : Uyduya doğru---1

Uydudan uzağa dogrıi"!E* : Yükselme açı sı( 19" 43" )

Verilen modele göre değişkenlerbelirlendikten sonra ilave yolkaybı dolayısıyla link tasarımıyapmak mümkün olmaktadır.

4-Model iri Türkiye'ye Uygulanması

Modelde birçok değişken uy-du pozisyonuna (yerleştirildiğiboylama) bağlıdır. Ülkemizin Avrupa U-KGIIS aqına dahil olacağıdüşünülerek, uydunun Türkiye'yegöre daha batı boylamları üze-rinde bulunacağı söylenebilir,örnek olarak eşkonumlu uydunun10° doğu boylamında olduğunu dü-şünürsek ülkemizin önemli kara-yolları üzerindeki bazı nokta-lardaki yükselme açısı (E"),azımuth (Az), serbest uzay kay-bı (l.y) ve ilave yol kaybı FTablo.1' de verilmiştir. Tablo. Ideki sonuçlar incelendiğinde serbest uzay kaybının (Ly) yaklaşık108 dB düzeyinde kalmasına karşın, fading derinliği (ilave yolkaybı) F, değeri değişmektedir.Hesaplamalarda noktaların kırsalalan olduğu düşünülmüştür. Yönuydudan uzaya doğru alınmıştır.

5-Agaç Zayıflatmasının incelenmesiU-KGIIS'nin önemli sorunların-

dan biri doğrudan bileşenin yolkenarındaki ağaçlar tarafındanengellenmesidir. Fading derinli-ğinde ağaç zayıflatması ve çokyollu ptopagasyon etkisi önemli-dir. Bu modelde ağaç zayıflatmasıdoğrudan parametre olarak gözük-memesine rağmen, ağaç etkisi do-laylı olarak dikkate alınmıştır.

_ Ağaç zayıflatması yükselme

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5 ULUSAL KONGRESİ

Noktaadı

İstanbul

Adana

Ankara

i z m i c

Diyar bakır

Trabzon

Samsun

Artvin

Erzurum

Kars

Ağrı

Yükselmeaçısı E"

38. 7

3 9. 6

38

4 2

30

3 "3. 5

35

32

3 3.5

32. 3

3 2.7

Az i muthAz"

2 07

217

2 1 3

2 05

223

22 1

216.5

2 2 3.5

2 2 3

2 25

2 2ü

fîoı be s t UzayKaybı,La, cin

187. 8

107. 0

107. 8

187. 7

107. 9

187. 9

187. 9

187. 9

187. 9

107. 9

187. 9

İlave YolKaybı,F.dB

16.2

14.9

1 5 . 5

1 6 . 6

1 3 . 7

14

1 4 . 8

1 3 . 5

1 3 . 6

1 3 . 3

1 3 . 3

açısı ile sıkı ilişki içerisindedir. L bandı için ağaç zayıflatması (A) ve yükselme açısı(E") ilişkisi (5)' nolu eşitliki le ver i lebi lir. [8 1 .

A ( ü l î ) - 3 5 , 6 3 0 , 6 5 . E " (5)

Bağıntıda A(dB) tam yapraklıbir ağaç İçin veı i İmletir. 15"40" arasındaki yükselme açılarıiçin tanımlıdır. Çekil. İ d e ağaçzayıflatması yükselme açısı i-liskisi verilmiştir.

$25

H0)

15

ıoR)N

n)•00

< 0 5 K) 15 20 25 30 35 3 ( rYükselme a ç ı s ı , E* ( * )

S e k i l . IELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ

6- SonuçU-KGHS tasarımında siste-

min uygulanacağı bölge özellik-leri iyi belirlenmelidir. Bölgeiçerisinde ekonomiklik , kaliteve sağlıklı bir gezgin haber leşme için yerel gezgin sistemlerleuydu gezgin sistemler birliktekul lanı İmalıdır.

U KiJHS' de kullanılacakterminallerin tasarımında alınanişaret dllzeyi belirlenmelidir.Alınan işaret dllzeylni belirle-yebilmek İçin Eadlng derinliği-nin bilinmesi zorunludur. öteyandan fading derinliği, sayısalmodUlasyonlarda istenilen bithata petHormansını elde etmek için gerekli gllcUn belirlenmesin-de bilinmesi gerekir. Uygulananmodelde TUrkiye' nin bazı nokta-ları için serbest uzay kaybı, or-talama 188 dB düzeyinde kalır-ken, fading derinliği 13-17 dBarasında değişmektedir. TUrkiye'nin nispeten bltyUk bir cografikÜlke olması fading derinliğindedeğişmelere neden olmaktadır.Link tasarımında TUrkiye geneÜnde fading derinliği ortalama15 dB olarak alınabilir.

757

3]

[6]

[7]

KAYNAKLAR

Kiesltng J.D., " l.and Mobi-le Sateli ite Systems "Proc of IEEE, Vol.78, No.7PP. 1107 - 1115 July 1990

Mor.inağa N.Technologiesınlnical i onsNews, Vo 1 . 11June 1991

" Advancedin Radio Com, Aııril.suNo. 61, PP. ?. 9

Ma, T. T. , " Digital Sal ellite Comminications " , 2udEdition, PP.615-633, McGrav/Hill, 1986

An a B t i taun I o a An s .Cilt 2 1.

2 9

Trafik Önel.leı i .

Md. 199 2 Veil

Pattan B. .LaruJ Mobi levlce SystemOn Aeros.

" The Adverıt OLSa t te 11 i t e ser -", IEEE Trans.and Elektron.

Syst. Vol.AES-2 3 , No.'3PP.691-703, Sept.1987

Hess, G.C, " Lancl - MobileSatelllte Excess Path LossMeasurements ", IEEE Trans.On. Vehlcular Tech. Vol.VT-29 , No. 2 , PP. 290 • 297May 1980

Doç.Dr.HasanDİNÇER :1946 yi11 nda Ma lal ya'dadoydu. 1.971 yi1. ı nda i . T. U. Elektrik Fakülte-si ' ndeu Y.Müh.dip!oması aldı.Aynı yıl K.T.U.de göreve başla-dı. 19 77 yılındaimi ve t s i t y Oh B-

radford ' dan Doktora deıecesia 1 d ı . 1 9 fS

ri yi 1 ı rıd a T e I e komini

kasyoıı Ana Bilim Dalında doçentoldu. Halen K.T.U. Elektronik Ana Bilim Dalı başkanı olarak gö-rev yapmak l.ad ı r .çalışma Alanları : Elektronikdevreleri ve sistemleri , Haber-leşme sistemleri ve Antenlerdir.Dr . H. Diııçer ' i n bu konularda çe-şitli at aştırma ve uygulamalarıvaı di t:.

Arş.Gör.i.HakkıÇAVDAR :196 4 yi1)nda Trabzon'dadoydu, ilk, or ta,lise öğreniminiTrabzon ' da I anıaml adı . 1 90

r> yi

11nda Gaz i Un iv.Elektronik Böl.-ele lisans, 1988.de K.T.U. de yüksek 11 şans ögre -

nimini tamamladı. 1988 de K.T.U.de doktora öğrenimine başladı vehalen devam etmektedir. 1986 yilından beri K.T.U. ElektronikMüh. Böl. de Araş. Gör. olarakgörev yapmaktadır. Uydu haber-leşmesi, gezyin haberleşme vepropagasyon konularında çalışmaktadıı.

[8] Golhirsch J. , Vogel W.J.Na-sa Reference Publication1274, Feb 1992


UYDU-KARA, DF,N i 7, VE HAVA GEZGİN HABERLEŞMESİSTEMLERtNlN PROPAGASYON MODELLERt

İ. Hakkı ÇAVDAR Hasan DİNÇER

Elektr i k-E.l ektronik Mühendisliği BölümüK.ı radon iz Teknik Üniversitesi

61000 TRABZON

ÖZET : Uydıı-gezgin haberleşmesistemi kara, deniz ve havaulaşım araçlarına uygulanabil-mektedir. Uydu-kara, uydu-deniz,uydu-hava haberleşme linkleribirbirinden farklı yapıya sahipolmaktadır. Bu çalışmada her üçgezgin sistem incelenmiştir. Herüç sistemde fading analiziyapabilmek için propagasyonmodeli elde edilmiştir. Pro-pagasyon parametre değeri be-lirlenerek sistemler için fa-di,ng derinliği hesaplanmıştır.Sonuçlar grafik halinde veril-miştir. Elde edilen fadingderinliği değerleri, link tasa-rımında sistem performansınıbelirlemek için kullanıla-bilir. Bilindiği gibi sistemtasarımında fadingli kanallardafading derinliği, sisteme ilaveedilecek güç miktarının bilin-mesi açısından gereklidir.

1. G i r i ş

Uydu Gezgin Haberleşme Sis-temi (U-GHS) kara gezgin birimkullanıcılarına haberleşmeservisi sağlamasının yanında,hücresel radyo gibi yerselsistemlerin kurulma olanağıbulunmayan deniz ve hava ulaşımaraçları için de servis olanağısağlamaktadır. Tek bir eşkonumlu uydu kullanılarak çokgeniş bir coğrafik bölgedekara, den i?. ve hava gezgin

kul lanıeı 1 arına habor-olanağı sağlanabilmek-

b i r i m1 eşmeled i. t".

lleı üç u y d u g e z g i n s i s t e mrarklı p r o p a g a s y o n k a r a k -t u r i s t i ğ i n e s a h i p o l m a k l a d ı r .S i s t e m t a s a r ı m ı n d a , Kabil uydu


sistemlerinden farklı olaraktaşıyıcı gürültü yoğunluğu(C/No)'nun kararlaştırılmasındailave yol kaybı (fading derin-liği) 'nın belirlenmesi gerekir.Fading derinliği istenilen sis-tem performansının elde edilmesiiçin sisteme ilave edilecek güçmiktarını belirlemek açısındanönemi idir.

Fading derinliğini belirlemedeen etkili yöntemlerden biri is-tatiksel modellerdir [61,111].Bilinen olasılık dağılım işlev-leri kullanılarak fading analiziyapılabilmektedir.

2. Uydu Gezgin Haberleşme

2.1. Uydu-Kara Gezgin Haber-leşme Sistemi (U-KGHS)

Günümüzde değişik tipte bir çokgezgin radyo sistemi vardır.Bunların çoğu kalabalık kanal-larda, sınırlı alanlar içeri-sinde, hisbeten pahalı do-nanımla ve kullanıcıya ekonomikolmayan fiyatlarla servis hizme-ti sunmaktadırlar. Son yıllardagezgin radyo çalışmaları hücre-sel radyo sistemleri üzerindeolmaktadır. Avrupa, Amerika veAvustura1 ya' da bir çok ülkeler-de hücresel radyo konusundaradyoların yeteneğini artırmakiçin uydu bağlantılı kara gezginhaberleşme sistemi ile birliktekullanımı. öngörülmektedir 131.özellikle uzak bölge haberleş-mesi ve nüfus yoğunluğunun azolduğu kırsal bölgelerde U-KGHSdaha ekonomik çözüm sunmaktadır.

759

2.2 Uydu-Deniz Gezgin Haber-leşme Sistemi (U-DGHR)

önceki yıllarda deniz veokyanuslardaki taşıtlar içinhaberleşme MF,HF ve VHF bandla-ıında gerçekleştiriliyordu. Sı-radan bu radyo haberleşmesikalabalık kanallarda girişim,gecikme gibi etkenlerle sağlık-sız bir biçimde olmaktadır. MFgündüz 250 km ile sınırlı ikenVHF yaklaşık 50 km ile sınırlı-dır. HF (2-30 MFIz) bandındaiyonesferin bu frekanslardakiözelliğinden faydalanılarak bin-lerce km.lik bir haberleşmesahasına sahip olabilmektedir(.11. Mevcut spektrum ve iyonos-fer düzensizliklerinden ötürübu haberleşme olanağı ve kalite-si sınırlı olmaktadır 121.

Son onbeş yıldır, deniztaşıtları için uydu gezginservislerin kullanımı gündemegelmiş ve uygulanmaktadır.INMARSAT m servise girdiği 1902den bor i abone sayısı. L99f>yılında 17.000 olacağıumulmaktadır (11. Kısa süredehızla büyüyen abone sayısı uydudeniz gezgin servise duyulanpazar isteğini açıkça ortayakoymaktadır.

2.3. Uydıı-llava GezginI eşme Sistemi (U--IIGHS)

İla be r-

llava ulaşım araçları içingozgin haberleşme olanağı sağ-layan sistemdir. Hava ulaşımaraçları yolcu uçakları ve özeluçaklar olarak iki kısma ayrı-lır. 2000 yılında dünyada 12.000adet yolcu uçağı olacağı tahminedilmektedir. öte yandan iriliufaklı özel uçakların günümüzdesayısı 330.000 den daha fazladırİM.

Hava ulaşım araçları, havatrafik servisi, uçak kontrol veyolcu haberleşmesi için ses vedata haberleşmesine gereksinimduymaktadır. Normalde, havatrafik kontrolü için VHF kulla-nılmaktadır. Her zaman mümkünolmamakla birlikte okyanuslar

760

üzerinde HF kullanılmaktadır.Daha güvenilir bir havahaberleşmesi için uydu bağlantı-lı gezgin servis deneme çalış-maları 1984 başlatılmıştır.

3. Propagasyon Modeli

Şekil 1. de uydu gezgin haber-leşme s i sl'.pr.. i nin kanal modeligösterilmiştir (41. Uç çeşituydu gezgin kanal vardır. Dun-lar ;

- uydu / hava gezgin- uydu / kara gezgin- uydu / deniz gezgin

olarak verilebilir. Uydu gezginkanallar bilinen Rician fadingkanalı ile karakterize edilir.Bu modelin oldukça yararlı vedoğruluk derecesinin oldukçayüksek olduğu konusunda birçokça 1 ı sına mevcu t tu r ( 4 1 , ( 5 1 , I 6 J ,171.

Rician fading kanalı modeliRician yoğunluk işlevi yardımıy-la analiz edilir. Rician yoğun-luk işlevi Rayleigh yoğunlukişlevinin özel bir durumudur.Çok yollu propagasyon da alıcıanteninde rastlantıİl saçılmışbileşenlerin fazörel toplamlarıalınır. Alınan işaretin genliğiRahleigh olasılık ile tanımla-nır. Eğer alıcı antenine bu çokyollu propagasyon ile sabitgenlikli doğrudan bir işaretulaşıyorsa Rahleigh olasılıkyoğunluk işlevi Rician haledönüşür. Gölgelemesiz propagas-yonda, alınan toplam işaretsaç inmiş bileşenler ile nisbetensabit doğrudan işaretbileşeninin toplamına eşittir.

Hu eşitlik (1.) ile açıklanabi-lir.

Ij8l - Aj cip Ij «jl • » e«p

Duradadoğrudan

r Rı inbileşene

d

genliğigöre

(I)

ei n

fazı, Ao doğrudan bileşeningenliği, 0n doğrudan bileşenin


Şekil.1 Uydu gezgin haberleşme sistemiiçin propagasyon modeli

fazı, W saçınmış çok yollubileşenin genliği. VR 0 doğrudanbileşene göre çok yollu bileşe-nin fazıdır. Toplam alınanişaret Rician olasılık dağılımıile veri I ir [n1.

Eğer doğrudan bileşen gUcü 1al m ir.s a

1K = MI

flr) = — - enpo'

İr' ı A» )1

2oı

r.An

olarak elde edilir.

f r'n0 1— ,r > % (2) Rician olasılık işlevi yeniden

ı c' ' yazılırsa

flrl = 0 , r<0

Durada; r yoğunluk işlevininrastlantı değişkeni, A

Q doğru-

dan bileşkenin genliği., o stan-dart sapmayı tanımlar. in isesıfırıncı dereceden birinci türBessel işlevidir.

Rician fading kanalındadoğrudan bileşen gücünün, çokyollu saçınmış bileşen gücüneoranı propagasyon faktörü olaraktanımlanır ve K ile gösterilir.

K = doğrudan bileşen gücü/yollu bileşen gücü

I •-V2 « f

çok

13)

flrl = K.r eip - II ( ı 1 ) | . 1,, ( l.r./2 ) (5)

şeklinde işlev tek bir değişkenebağlı olarak bulunur.

(5) nolu eşitlikte Ricianfading modeli elde edilmiştir.Şimdi her üç çeşit uydu gezginkanal için K propagasyonparametresi belirlenmelidir.

U-KGI1S için K, doğrudanbileşen ile gezgin birim yakın-larındaki bina, dağ, tepe vb.gibi yapılardan saçınmış çokyollu bileşenin gücüne bağlıdır.Yapılan propagasyon ölçümlerindeK = 10-20 dB arasında değiştiğibelirlenmiştir. Bu ölçümlertarafımızdan L bandda yapıldığıgibi bu alanda birçok çalışmamevcuttur 19 1 1.101.

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 5. ULUSAL KONGRESİ 761

Uydu-deniz gezgin haberleşmedepropagasyon parametresi K, 8-10dn olarak ölçülmüştür [4], [11].U-DGHS de K daha çok denizyüzeyinden yansımış işaretebağlıdır. özellikle yansımışbileşen düşük yükselme açıların-da güçlü çok yollu bileşenleriçermektedir.

Uydu-hava gezgin sistemdealıcı antenine işaret doğrudanve yeryüzeyinden yansımışbileşenlerin toplamı olarakulaşmaktadır. Şekil 1 incelene-cek olursa hava gezgin birimantenine iki ayrı işaret gel-mektedir. Bunlardan birincisidoğrudan havadan gelen (Sı ve Dibileşenlerini içeren) diğeriyerden yansıyarak gelen (Sn veD2 bileşenlerini içeren) dir.Yapılan tespitlerde

S - L / D ^ ^ +°° dB, Sj /S2= 0 ^ 2 0 dB

ve S2/D2= 0 ^ -» dB

len bit hata oranını elde etmekiçin fadirıg derinliğinin saptan-ması gerekir. fading yokkenistenilen bit hata oranını eldeetmek W güc düzeyine gereksinimduyulurken, fading varlığındaaynı performansı elde etmek içinF fading derinliği kadar ilavegüce gereksinim vardır. budurumda kararlaştırılan perfor-mansı elde etmek için W+F kadargüç gereklidir. Bu nedenle fa-ding derinliğinin belirlenmesigerekir.

Fading derinliğinin belir-lenmesinde, yöntemlerden biriolasılık dağılım işlevlerinikullanmaktır. Belirli bir fadingdüzeyi için haberleşme süresininyüzdesi yada diğer bir açıklamaile belirli bir haberleşmesüresi yüzdesi için fading de-rinliği bulunur. Olasılık yoğun-luk işlevi f(r) nin olasılıkdağılım işlevi

olarak bulunmuştur [4 1. Burada 1ve 2 indisleri sırasıyla doğru-dan yol ve yansımış yolu açıkla-maktadır. Fğer anten doğrudanişaret ye yansımış işaretialacak şekilde yerleştirilirse,bu iki işaret girişime nedenolur ve alınan işaret düzeyiazalır. Eğer anten uçağın üstkısmına yerleştirilişe sadecedoğrudan işaret alınır, yansımışişaret alınmaz dolayısıylaa I inan işar e t dü ze y i a r t a r .Ancak çok küçük yükselme açıla-v .1 n d a uçağın y a p 1 s 1 n d a n ö t ü r ügölgeleme etkisi ile alınanişaret, düzeyi düşnr U-HOnS içinbir b.ışka sorun dnpplcr frekanskaymasjdır. Uçak kara taşıtıl arı-na nazaran daha büyük hızlardaseyrettiği için doppler frekanskaymasının büyük olmasına nedenolur. Buda gezgin terminallerdeol.omoti.k frekans ayarlama dev-releri kullanımı zorunlu kılar.

4. Fading Derinliğinin Belir-lenmes i

Fading içeren sayısalhaberleşme sistemlerinde isteni-762

P (r>R) = flr) dr

flr) dr (6)

(5) eşitliğindeki f(r), (6) dayerine yazılırsa

p(r>R) = 1 - K.r, exp - K ( — • İIİU U.r.rtl.dr 17)2 J

(7) nolu eşitlik sayısal yön-temlerle çözülüp fading derinl-iği hesaplanır. (7) nolu olası-lık dağılım işlevi, her üçhaberleşme sistemi için belirle-nen K propagasyon parametresideğeri için sayısal integrasyon


taT)

vuw

U-KGHS

u••ooo

eV

«tı-H '

IOt)

-20 -

-24

0.01 1 10 3ü 50 70 90 99

Alınan işaretin ordinattan büyük olma yüzdesi

Şekil.2 Rician fading analizi

99.9

uygulanarak çözülmüş ve sonuçlargrafik halinde Şekil.2 de ve-rilmiştir.

5.Sonuç

Uydu gezgin servisler, kara,deniz ve hava ulaşım araçlarıiçin haberleşme servisi sunabil-mektedir. Uydu-kara, uydu-deniz,uydu-hava gezgin haberleşmekanalları, Rician olasılıkişlevi ile modellenebilir.Modelde kullanılmak üzere Kpropagasyon parametresi U-KGHSiçin 14 dB, U-DGHS için 8 dB veU-HGS için; eğer alıcı anteniŞekil.1 de gösterildiği gibi heriki bileşeni (S^ ve S2) olacakbiçimde yerleştirilmişse K-10 «10olarak tesbit edilmiştir. (7)nolu eşitlikteki Rician fadingmodeli sayısal yöntemlerleçözülerek her üç sistem içinfading derinliği bulunmuştur.Haberleşme süresinin %99'u içintasarımda kullanılacak en büyükfading derinliği F;

U-KGHS için -3 dBU-DGHS için -? dBU-HGHS için -6 dB

olarak bulunmuştuf.


KAYNAKLAR

G1 1 1 G h a i s A . , B e r z i n sM r i g h t ! ) . , ' I N M A R S A T a n d I lir-F u t u r e o f M o b i l e S a t a l l i t e S e r -v i c e s 1 , J İîlîlO . J o u r ı u ı . 1 of Sf I (•<•(<•<IA r e a s (7onımun i c n l ; i <)i»s , Vo 1 . S A C -5 , N o . 4 , p p . 5 9 2 - 6 0 0 , May 1 9 ( 1 7 .

[ 2 J B r i s k e n , A . F . , Arıdt;i s o nR . E . , F r e y R . L . , L e w i s J . R . ,'Land Mobile Communications andpo.siti.oıı Fixi.ny usi.ng s a t e l . l i t e s"IEEE Tfctns. on veli. Tech. Vol.VT-28, No.3, pp.153-I 70,

Aug. 1979

131 K i PS 1 i ruj J . 0. , " i,and Mob i. I (-satellite Syslems'^Pıoc. of fl:il-:i

::,

vol.78, no.7, pp. .1.107-1J .1 5 July1990,

[4] Hara S., Morinaya No,'Opt-imum Post_t)iversity of BinaryDPSK System in Fas t RicianFading fhanne1', The Tıans. ofthe 1EICR vol.E.73 No.2 pp.2 20-220, l'eb.J.990.

15] Belle», P.A.,, ' Aeronautiealchannel charteri zat ion '

/ IEFİR

Trans. Commun., vol. COM-21 pp.540-563, May 1973.

763

"•

[6] Vogel W.J., Ilong Ü.S.,'Measurements and Mode1 ing ofMobile Satelljl.e Propagation at;UI1F and T.-band." TEFE Tr,ıs.anl-ennas and propacj., vo I . AP-36, pp. 707-710, nı.jy 1900.

[71 MasonProhabiti I iyDPSK in f.ısl;GaussianTrans.Commun

Iı.J., ' An ErrorFormu la for M-aryRician Fa d i n<] andNoi.se', IEEE

Vol. COM-35pp.976-970, Sept.1907.

10 J Schwart:z M.,'JnformaLionT. transın.i ss i.on , Modu J al; ion , andNoise', McGraww-HJ.11, EEF sries,1970.

19] Davarı an F., 'ChannelSimulation t o facilite Mobile-SaLellite Comrmınica tions Re-search

1 , IEEE Trans.on Corumun,

vol. com-35, NO. J. pp. 4 7-56,Jan.1987.

140] Kanhak A.V., 'Databnae forPropagation Hodels' JPT, publ.i.c:a-l ion 91-31, pp. 147-1.51, Jııly1991.

[11] llagenauer .T., el; al., 'TheMarit.ime Satellile Comrnun i ca I; i onChanne 1 -Channc1 Model, Peıform-ance of Modu lal.ion a IKI Coding',IFİFMî J. Selecled Areas Conınıun.,SAC-5, pp.701-713, May 1907.

Doktora dereceyi 1 ı. nda Te 1 ekom iDa 1 ı nda doç, en tK.T.U. Fİ ek İronibaşkanı o 1 a rakd ı r .

Ça 1 ı şm.ı a 1 an 1 adevreleri ve sis

Dr . II. D i nçer ' in ba rast: ı ima ve uydır.

Hasan DtNÇER19 4 6

y] 1 uıda

Ma 1 a t ya'da doğ-du . 197 1 yılındai .T . i) . Fİ eki r i kFakü 1 I es i 'ndenY . Müh , d i p 1 rmıas ıa l d ı . 1977 y ı -I ı nda ün i ve r ;-> i l;yOf Bradford'danRI aldı. 1905n.ısyon Ana Hilim

oldu. halenk Ana bilim Pal ıgörev yapmak La-

rı : FİekL ron i kI cm 1 er i , Haber -ve Ant en 1 en] i r .

ıIJ konuda <jeş i 1.1 igu1 ama 1 a rı va r-

Ar:;. Gör . i . Hakkı.ÇAVDAR : 1964 yi -1ında Trabzon'dadoğdu.ilk, orta.İlse öğreniminiTrabzon' da ta-mamladı .1985 yi -lında Gazi Univ.Elektronik Böl.-de lisans, 1908.de K.T.U.de yUk-sek lisans öğre-

nimini tamamladı. 1988 de K.T.U.de doktora öğrenimine başladı vehalen devam etmektedir. 1986 yı-lından beri K.T.U. ElektronikMUh. Döl. de Araş;. Gör. olarakgörev yapmaktadır. Uydu haber-leşmesi, gezgin haberleşme vepropagasyon konularında çalış-mak tadı r .764


onsoz - emo · veri bağı ve fiziksel katmanlar ise arkaplanda taşıma katmanı'na yönelik...

Documents