T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) ELEKTRİK ELEKTRONİK TEKNOLOJİSİ İLETİŞİM TEKNOLOJİLERİ ANKARA 2007 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; • Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). • Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. • Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. • Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler. • Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. • Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz. İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR ............................................................................................................... ii GİRİŞ ..................................................................................................................................1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1.................................................................................................3 1. VERİ HABERLEŞME TEKNİKLERİ .............................................................................3 1.1. Veri Haberleşmesi .....................................................................................................4 1.1.1. ISDN Sistemler...................................................................................................4 1.1.2. xDSL Sistemler ..................................................................................................7 1.1.3. HDSLYüksek Hızlı Sayısal Abone Hat Sistemi...................................................8 1.1.4. ADSL (Asymmetric-Veri-Rate Digital Subscriber Line)....................................12 1.1.5. VDSL Very-High Veri-Rate Digital Subscriber Line) .......................................13 1.2. Hücresel Telefon Sistemleri (AMPS, GSM, CDMA) ...............................................14 1.3. Baz İstasyonu Antenleri ve Montaj Elemanları.........................................................19 1.4. GPRS ve 3. Nesil Görüntülü Telefon Sistemleri.......................................................20 1.4.1. GPRS ...............................................................................................................20 1.4.2. Üçüncü Nesil Cep Telefonları ...........................................................................22 UYGULAMA FAALİYETİ ...........................................................................................23 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME..................................................................................24 PERFORMANS DEĞERLENDİRME ...........................................................................26 ÖĞRENME FAALİYETİ–2...............................................................................................27 2. FİBER OPTİK HABERLEŞME.....................................................................................27 2.1. Fiber Optik Haberleşme Sisteminin Temel Elemanları ve Işık Kanunları..................27 2.1.1. Temel Kavramlar ..............................................................................................27 2.2. Fiber optik Kablo İçinde Işığın Yayılması ve F/O Kablonun Çalışması ....................37 2.2.1. Fiber Optik Kablonun Yapısı ............................................................................38 2.2.2. Fiberoptik Kablonun Geleneksel (Bakır) Kablolara Olan Üstünlükleri...............40 2.2.3. Fiber optik Kablonun Kullanılma Alanları.........................................................41 2.2.4. Fiber optik Kabloların Sınıflandırılması ............................................................41 2.3. Fiber Optik Kabloyu Oluşturan 3 Katmanın (Nüvecore, Clad-Yelek, Jacket-Kaplama) İncelenmesi ....................................................................................................................44 2.4. Fiber Bağlantıları ve Veri Aktarımı..........................................................................45 UYGULAMA FAALİYETİ ...........................................................................................46 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME..................................................................................47 PERFORMANS DEĞERLENDİRME ...........................................................................50 MODÜL DEĞERLENDİRME...........................................................................................51 CEVAP ANAHTARLARI .................................................................................................53 KAYNAKLAR ..................................................................................................................54 i AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD 523 EO 0165 ALAN Elektrik Elektronik Teknolojisi DAL/MESLEK MODÜLÜN ADI Haberleşme Sistemleri İletişim Teknolojileri Haberleşme sistemlerinde iletişim tekniklerini ve kullanım yerlerine göre çeşitlerini öğreneceğiniz ve uygulayacağınız öğrenme materyalidir. 40/32 MODÜLÜN TANIMI SÜRE ÖN KOŞUL YETERLİK Haberleşme sistemlerinde modemlerin kurulumunu ve fiber optik kablo karakteristiklerini çıkarmak. Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında, haberleşme sistemlerinde iletişim tekniklerini ve kullanım yerlerine göre çeşitlerini bileceksiniz. Amaçlar 1. Gerekli ortam sağlandığında her türlü veri bağlantıları için MODÜLÜN AMACI gerekli olan modemlerin bağlantılarını ve kurulmasını yapabileceksiniz. 2. Fiber optik kablo karakteristiklerini çıkarıp bağlantılarını öğrenecek, Optik Fiberlerle haberleşmenin üstünlüklerini ve kullanım alanlarını tanıyabilecek ve optik haberleşme ilkelerini kavrayabileceksiniz. EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI Ortam: Haberleşme sistemleri bakım ve onarım laboratuarı, elektrik-elektronik bilgisayar işletmeleri. Donanım: Bilgisayar, projeksiyon cihazı, yazıcı, bilgisayar masası, modem ile kurulmuş ağ yapısı, haberleşme sistemleri laboratuar malzemeleri. ii ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Modülün içinde yer alan her öğrenme faaliyetinden sonra, verilen ölçme soruları, kendinize ilişkin gözlem ve değerlendirmeleriniz yoluyla kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen, modül sonunda size ölçme teknikleri uygulayarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek değerlendirecektir. Öğretmen, modül sonunda iş performansının derecelendirme ölçeği ile sizin yeterli konuma gelip gelmediğinizi belirleyecektir. iii iv GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Baş döndürücü bir hızla ilerleyen teknolojik gelişmeler, hayatımızın her alanını etkilemekte, bilgi ekonomisi, yeni ekonomi ve internet ekonomisi gibi kavramları gündeme getirmektedir. Bilgi ve iletişim sektöründeki olağanüstü gelişmeler, mal ve finans piyasalarının ülke sınırlarını aşarak dünyaya açılmasına imkân vermektedir. Klasik kalkınma modellerinin yerini, bilgi kaynaklarını elinde bulundurmaya dayalı farklı bir gelişme modeli alırken, gelişmiş ülkelerin ekonomileri giderek daha "bilgi yoğun" olmakta, "sermaye ve emek yoğunluğu" azalmaktadır. Kısaca ses, görüntü ve veri aktarımının gerçekleştirildiği bir sektör olarak tanımlanabilen telekomünikasyon sektörü uluslararası arenada teknolojik gelişmelerin en fazla etkilediği sektörler arasındadır. Telekomünikasyon altyapısı, fiber kablo kullanımına doğru bir gelişme içine girmiştir. Artan bir şekilde de, birçok kullanıcı yüksek hızlı veri transferi için kolay uygulanabilir, taşınabilir nitelikli transmisyon ortamlarına gereksinim duymaktadır. Elektronik posta, kaliteli ses, görüntü, video konferans, yerel bilgisayar ağları ve mühendislik çalışmalarında bilgisayar destekli tasarım ve grafik uygulamalarına gün geçtikçe talep artmaktadır. Bu talepleri karşılamak için en iyi çözüm fiber kablo gözükmektedir. Ancak yeni gelişmekte olan yerleşim alanlarında fiber kablo ile transmisyon altyapısı kurmak daha akılcı çözüm olmaktadır. Şu anki yerleşim alanlarında, geniş bant kullanıcıları için altyapıda mevcut bakır kabloların kapasitesini arttırmak oralara yeni fiber kablo altyapısı kurmaktan daha hesaplı olacaktır. Günümüzde, abonelere (müşterilere) kadar yaygın bir şekilde döşenmiş bakır kablolar vardır. Dünyada ve özellikle ülkemizde yerel abonelerin büyük bir bölümü bakır kablolar (twisted pair) üzerinden iletişim yapmaktadır. Bu mevcut döşenmiş bakır kabloları bir tarafa atıp, fiber kabloya geçmek ekonomik bir tercih olmamaktadır. Evlere ve küçük işyerlerine fiber kablo çekmek günümüzde ekonomik değildir ve ekonomik olması yakın zaman içinde beklenmemektedir. Bu modül de haberleşme sistemlerinde kullanılan iletişim tekniklerini ve kullanım yerlerine göre çeşitlerini ve fiber optik kablonun içeriği hakkında bilgi sahibi olacaksınız. Ayrıca optik iletimi, diğer iletim sistemleriyle karşılaştırma yolu ile üstünlüklerini ve kullanım alanlarını açıklar. 1 2 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında her türlü veri bağlantıları için gerekli olan modemlerin bağlantılarını ve kurulmasını yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Ø İnternet kafelere, bilgisayar şirketlerine ya da bilgisayar teknik servislere giderek internet bağlantıları nasıl yapıldığını sorunuz ve gözlemleyiniz. Ø Elde ettikleriniz sonuçları bir rapor halinde hazırlayarak sınıfınıza ve öğretmenize sununuz. 1. VERİ HABERLEŞME TEKNİKLERİ Şekil1 1.1: Telekomünikasyon sisteminin genel durumu Yukarıdaki şekil 1.1’de günümüz teknolojisinin kitle iletişim araçlarını göstermektedir. Günümüz teknolojisinde kullanılan haberleşme teknikleri aşağıda maddeler halinde açıklanmıştır. 3 1.1. Veri Haberleşmesi Veri haberleşmesinde ISDN (Integrated services digital network) Sistemler, xDSL Sistemler (Dijital Abone Hattı), HDSL(High-verirate digital subscriber line) ,ADSL(Asymmetric-veri-rate digital subscriber line),Ve VDSL (Very-high veri-rate digital subscriber line) olmak üzere beş çeşit bağlantı sistemi kullanılmaktadır. Ülkemizde bunlardan en çok kullanılanı ADSL’ dir. 1.1.1. ISDN Sistemler Integrated Services Digital Network (Tümleşik Hizmetler Sayısal Şebekesi) sözcüklerinin baş harflerinden oluşan ISDN ses, görüntü, veri gibi her türlü bilginin sayısal bir ortamda birleştirilip aynı hat üzerinden iletilmesinin sağlandığı bir haberleşme ağıdır. İletim kalitesi normal telefon hattından daha yüksektir. ISDN hata oranı düşük, güvenli ve sınırsız bir haberleşme sağlar. ISDN, "geleceğin telefonu" olarak adlandırılır. Türk Telekom'da kısaca "Görüntülü Telefon" olarak tanımlanmaktadır. ISDN'in en büyük faydası, evinize kadar gelen dijital bir hat sağlamasıdır. Bu hat sayesinde hem normal ses görüşmelerinizi parazitsiz yapabilirsiniz, hem de hızlı ve güvenilir internet erişiminde bulunabilirsiniz. Şekil 1.2: ISDN blok şeması ISDN'de, her iki uçta da, modemin dışında, bazı özel adaptörler kullanmak gerekir. Bu şekilde, 64kbps ve 128 kbps gibi hızlara (normal hatlar üzerinden) çıkmak mümkün olmaktadır. ISDN'de iki temel seviye hızı vardır : (1) Basic Rate (2) Primary Rate. Her iki seviyede de, iki farklı tip kanal bulunur : B (bearer) kanalları (sayıları birden çok olabilir) ve D (delta) kanalı (1 tane). B kanalları, her türlü ses, veri vb taşırlar. D kanalı ise iletişimde kullanılacak kontrol ve yönlendirme bilgilerini taşır. "Basic Rate" seviyesi daha çok evden kişisel kullanımlar ve küçük şirketlerin kullanımları için tasarlanmıştır ve iki tane 64Kbps B kanalı ile 1 tane 16Kbps D kanalı içerir. Ulaşılabilecek en yüksek hız 128 Kbps olmaktadır. "Primary Rate" seviyesi ise, daha yoğun kullanımlar için tasarlanmıştır ve 23 tane 64Kbps B 4 kanalı (Avrupa için 30 tane) ve 1 tane 64Kbps D kanalı içerir. Ulaşılabilecek en yüksek hız ise yaklaşık 7 Mbps e kadar çıkar. Ø Isdn Avantajları Eğer iş yerinizde veya evinizde bilgisayarınız, faksınız, telefonunuz varsa ve bunların hepsini aynı hat üzerinden kullanmak istiyorsanız ISDN abonesi olmanız gerekmektedir. Ayrıca ISDN sayesinde görüntülü telefon, arayan numarayı görme, görüşmenizin süresini ve kontör sayısını öğrenme, video konferans (aynı anda en az 3 kişiyle) ve benzeri özelliklerden yararlanabilir, internete hızlı bir şekilde bağlanabilirsiniz. • • ISDN çok yüksek veri transfer hızını destekler (1 veri kanalı için 64Kbps, 2 veri kanalı için 128Kbps). ISDN ile telefon görüşmesi yaparken ınternet bağlantısını da aynı anda kurabilirsiniz. ISDN Adaptörlerinin çoğu sizi dışarıdan gelen bir telefon olduğuna karşı uyarır ve bir "B" kanalını ses diğerini veri iletişimi için kullanmanızı sağlar. Ø Konfigurasyonu Modemde ve NT1 de herhangi bir ayar yapmak gerekmez. Windows'a tanıtmak için 'Donanım Ekle' yi seçilir, Modemi seçtikten sonra ve Have Disk butonu tıklanarak ASUSCOM'un disketinden kurulumu yapılır. Daha sonra çevirmeli ağ ile ya yeni bir nesne yaratılır, ya da olan nesneyi, o modemle değiştirilir. (Maksimum hız 115200 olmalıdır.) Şekil 1.3: ISDN tesisat şekli 5 ISDN teknolojisi hem ulusal, hem de uluslararası telefon aramalarında analog ve sayısal tüm kullanıcılara erişimi destekler. ISDN hattına maksimum 8 adet terminal cihazı bağlanabilir ancak aynı anda ikisi kullanılabilir. Görüntülü telefon olursa tek olarak kullanılır. ISDN BA ve ISDN PA servisine baktığımızda B kanalları veri veya ses için; D kanalı işaretleşme veya X.25 paket şebekesi için kullanılır. ISDN PA'da 30 B ve 1 D kanalı vardır. Hızı 2 Mbps'dir. Aslında temeli E1 arabirimine dayanır. Japon standardına göre 24 kanal ve 1.54 Mbps yani T1 ile aynı ortamda çalışır. Genelde büyük firmaların PBX'i ile kendi santralimiz arasındaki bağlantılarda kullanılır. Şekil 1.4: ISDN çeşitli kullanım alanları Ülkeler telefonda farklı özellikler tanımlayabilir. Amerikan ve Japon sistemlerinde sinyalin analog dan dijitale çevrilmesinde m -law, diğer ülkelerde ise A-law şifreleme kullanır. Eğer satın alınan cihazda bu iki özelliği çeviren bir anahtar yoksa büyük problemler doğabilir. Amerika'da ISDN cihazları genelde iç modem kullanmakta olup, ISDN hattına bağlandığı zaman U noktasına bağlanır. Türk Telekom hizmetinde ise modem ve NT1 gerekli olup, S/T noktasına bağlanmaktadır. Eğer abone Amerika'dan böyle bir cihaz alırsa ülkemizde çalışmayabilir ya da uyumsuzluk olabilir. Ø ISDN Hizmeti Verilen İller ISDN PA, Ankara, Antalya, Adana, Aydın, Balıkesir, Çanakkale, Bolu, Bursa, Denizli, Diyarbakır, Gaziantep, İzmir, İzmit, İstanbul, Tekirdağ, Elazığ, Erzurum, Eskişehir, Kastamonu, Kayseri, Kütahya, Konya, Mersin, Malatya, Muğla, Samsun, Trabzon, Tokat, Sivas, Sakarya, Hatay, Çorum, Giresun, Manisa, Yalova, Zonguldak illerinde bazı santral sahalarında hizmet verilmektedir. ISDN BA ise, Ankara ve İzmir'de hizmete verilmiş, diğer illerimizde ise kısa süre içerisinde hizmete verilmesi planlanmaktadır. 6 1.1.2. xDSL Sistemler xDSL, mevcut bakır telefon kabloları üzerinden veri, ses ve görüntü transferi yapabilme olanağı sağlayan yüksek hızlı bir modem teknolojisidir. xDSL Bu konuda geliştirilmiş olan, ADSL, HDSL, SDSL, VDSL gibi teknolojilerin genel adlandırılmasıdır. xDSL kısaltması, özel bir protokolü belirtmeksizin bütün olarak teknolojiyi tanımlar. xDSL teknolojisi, ADSL ile birlikte SDLS, HDSL, VDSL gibi farklı teknolojileri de kapsar. Ø Avantajları • • • Ø Telefon hattını meşgul etmez. Çoklu ortam uygulamaları için yeterince hızlıdır. Son kullanıcı için ADSL modem ücreti dışında ekstra yatırım gerektirmez. • Benzer hızı sağlayan teknolojilere göre daha ucuzdur. Dezavantajları • Hizmetin sağlandığı santralden uzaklaştıkça bağlantı hızı düşer. • Hizmeti sağlayan işletmeci için altyapı maliyeti fazladır. • Telefon hattına bağlıdır. Mobiliteyi sınırlar. Veri İletim Gerekli Teçhizat Hız Tekniği Bakır kablo, modem ve Çevirmeli 2400 bps - 56 Kbps (Dial-Up) çevirmeli internet servisi sağlayan bir ISS ISDN Kablo ADSL/DSL Kablosuz İnternet (Wireless) Uydu Fiber ISDN’e açılmış bir telefon hattı, ISDN telefonu, veri ile sesi ayrıştıracak bir router ve ISDN internet servisi sağlayan bir ISS Özel kablo modem ve kablolu yayından internet servisi sağlayan bir ISS ADSL modem ve adaptör kartı, ADSL Servisi sağlayan bir ISS Kablosuz modem ve kablosuz internet servisi sağlayan bir ISS Eski tiplerde bir çevirmeli telefon hattı ve uydu modem. Yeni tiplerde sadece uydu modem ve uydu alıcısı (receiver) Özel fiber teçhizatı, fiber hat, fiber modemler 64 Kbps - 128 Kbps 512 Kbps - 20 Mbps 128 Kbps - 8 Mbps 30 Mbps ya da daha fazla 6 Mbps ya da daha fazla 40 Mbps ve daha fazla Tablo 1.1: Çeşitli bağlantı sistemlerinin karşılaştırılması 7 1.1.3. HDSLYüksek Hızlı Sayısal Abone Hat Sistemi High bit-rate Digital Subscriber Line, ya da HDSL, Metal kablo perleri (bakır telefon kabloları olabilir) 2.340Mbps hızlara kadar iki yönlü simetrik veri transferine izin veren fiziksel katman veri iletişim standardıdır. Bu iletişim standardı sayesinde çok daha pahalı olan T1 (1.544Mbps) ve E1 (2.408 Mbps) bağlantılarının sağladığı tüm servisler HDSL tarafından da desteklenmektedir. Hızla gelişen dünyada abonelerin multimedya talepleri artmakta, geniş bant servisleri gelişmektedir. Müşterilerin geniş bant servislerine erişim kolaylığı istekleri, bu hizmeti sağlayan telekomünikasyon şirketlerini düşük maliyetle yüksek kalitede hizmet sağlamaya itmektedir. Simetrik kablo çifti (twisted pair) kabloların performansının iyileştirilmesi geniş bant servislerinin gelişimini hızlandıracak ve yaygınlaştıracaktır. Müşterilerin, yüksek hızlardaki veri iletişim isteğinin mevcut döşenmiş bakır kablolar üzerinden karşılamak için yeni bir teknoloji geliştirilmiştir. Bu teknoloji, HDSL (High-bit-rate Digital Subcriber Line) sistemidir ve 90'lı yılların başlarında geliştirilmeye başlanmıştır. Ø Geniş bant hizmetlerinde HDSL kullanılması ile aşağıdaki hususlar belirtilebilir; • • • • • • • Ø Yerleşimin yoğun olduğu bölgelerde, geniş bant servislerine olan talep fazladır. HDSL kapasite artırımı sağlar. Birçok müşteri sabırsızdır. E1 (2.048Mbit/s) transmisyonu için müşteri günümüzde uzun sayılabilecek bir süre beklemek zorunda kalmaktadır. HDSL’in kurulması ve işletime verilmesi çok kısa bir zaman almaktadır. Bu müşterilerin büyük bir kısmının geniş bant servislerine gereksinimi vardır. HDSL bu gereksinimi sağlar Servis işleticileri, bütçe tasarrufu ve işletim kolaylığı ister. HDSL’in kullanımı kolaydır. Mevcut şebekede bakır kullanılmaktadır ve bunların kullanım süreleri ile kapasiteleri arttırılmış olacaktır. Bakır kabloların kullanılması, fiber kabloya göre çok daha ekonomiktir. Bir müşteri fiber kablo yanında, bakır kablo kullanımıyla da servis hizmetinden yararlanma kapasitesini arttıracaktır. HDSL Sistemi ve Transmisyon Tekniği HDSL mevcut bakır kablolar kullanılarak e1 sinyalini repater kullanmadan 0.40mm'lik kablolarla 4km 0.50mm'lik kablolarla 5km mesafeye kadar transmisyon sağlar. HDSL repetörü kullanılarak da bu transmisyon mesafeleri iki katına kadar çıkartılabilmektedir. HDSL sistemi iki nokta arasında çalışan karşılıklı iki HDSL transmisyon ünitesinden (HDSL Transmission Units - HTUs) oluşur (Şekil 1.5). HTU-C (central unit), genelde santral tarafına yerleştirilir (enerjisini santralden alacaktır). HTU-R (remote unit) abone tarafına yerleştirilir. HTU-R'nin konfigürasyonu ya da özdenetimi merkezdeki HTU-C tarafından yapılır. 8 Simetrik kablo Şekil 4'te HDSL sistemlerinde kullanılan alıcı/verici (transceiver) genel yapısı verilmiştir. E1 sinyali ikiye bölünmekte ve gerekli durum bitleri eklendikten sonra vericiye (transmitter) gönderilir, scrambled edilir (bit dizisinde bitişik bitler arasındaki ilişkiyi azaltmak), kodlanır ve hibrid devresi ile hat trafosu üzerinden hatta (HDSL line) verilir. HDSL hattından gelen sinyal hibrid devresi ile A/D (Analog/Dijital) dönüştürücü devresine verilir. Burada yankı bastırıcı (echo canceller) devresinden gelen sinyalle karşılaştırılarak alıcı (receiver) devresine alınır. Receiver devresinde; sinyal karar detektörü (decision detector), decoder ve descrambler devreleri vardır. Şekil 1.5: HDSL transceiver blok şeması HDSL teknik özellikleri ve ara bağ (interface) bilgileri Tablo 2'de verilmiştir. HDSL, e1 tarafı G.703'ü destekler. Santral tarafındaki HTU-C beslemesini santralden alır. Abone tarafındaki HTU-R beslemesini ya yerel beslemeden ya da uzak hat beslemesi (remote power feeding) ile merkezdeki HDSL cihazından alır. Tablo 1.2: HDSL teknik özellikleri Ø HDSL Uygulamaları Başlıca uygulama alanları şunlardır: • Santraller arasında PCM trunk hatlarında, 9 • • • • • • • Tüm 2Mbit/s transmisyon gereksinimlerinde, Video konferans hizmetinin sunulmasında, Voice extension gereksinimlerinde, GSM baz istasyonlarında, Internet erişimlerinde, Kampus bölgelerinde, Askeri bölgelerde, Şekil 1.6: Santraller arasındaki uygulama Şekil 1.7: Abonelerin 2 Mbit/s gereksinimlerini karşılamaya yönelik uygulama 10 Şekil 1.8: Mültimedya ve LAN bağlantılarındaki uygulama Şekil 1.9: HDSL iç tesisat bağlantısı 11 1.1.4. ADSL (Asymmetric-Veri-Rate Digital Subscriber Line) ADSL (Asimetrik Sayısal Abone Hattı) Asymmetric Digital Subscriber Line sözcüklerinin baş harflerinden oluşan ADSL, mevcut telefonlar için kullanılan bakır teller üzerinden yüksek hızlı veri, ses ve görüntü iletişimini aynı anda sağlayabilen bir modem teknolojisidir. Geniş bant erişimi sağladığından dünyada internet kullanıcıları tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. ADSL’de telefon hattı üzerinde kapasiteyi daha verimli kullanmak amacıyla sayısal kodlama teknikleri kullanılır. Asimetrik yapısı nedeniyle internet ya da benzer veri kaynaklarına ulaşıp tek yönde veri aktarımı yapmak isteyen müşteriler için en elverişli uygulamadır. Ø Çalışması ADSL sisteminde, bilinen bakır kablolama alt yapısı kullanılır. Telefon hattının her ucuna bir ADSL modem eklenerek 3 bilgi kanalı oluşturulur: Alış (download), gönderiş (upload) ve POTS (Plain Old Telephone Service – Düz Eski Telefon Hizmeti) olarak adlandırılan geleneksel telefon servis kanalı. POTS kanalı, ADSL ortamı üzerinden ses iletimi için kullanılır. Böylece internete bağlı iken ayni anda telefon konuşması yapılabilmesi sağlanmış olur. Geleneksel modemler, bilgisayardan gelen sayısal sinyalleri analog sinyallere, telefon hattından gelen analog sinyalleri de sayısal sinyallere çevirir. ADSL’in de içinde yer aldığı DSL teknolojisi, sayısal verinin analog forma ve tekrar geriye çevrilmeyeceğini varsayan bir teknolojidir. DSL modemleri sinyalleri çevirmez bunun yerine verileri sayısal olarak yollar ve alır. Sinyalleri çevirmeye gerek kalmadığından veriler normal modemlerden çok daha hızlı iletilir. Ø Bağlantısı Şekil 1.10: ADSL bağlantı şeması 12 Sistem asimetrik olarak çalıştığından download (şebekeden kullanıcıya) ve upload (kullanıcıdan şebekeye) hızları farklıdır. Her zaman download oranı upload oranından fazladır. ADSL bağlantı, hat uzunluğu, kullanılan bakir kablonun çapı ve kullanılan modemin tipine bağlı olarak 8Mbps’a kadar download (şebekeden kullanıcıya), 1Mbps’a kadar da upload (kullanıcıdan şebekeye) veri hızlarına olanak verir. 1.1.5. VDSL Very-High Veri-Rate Digital Subscriber Line) VDSL, klasik hatlar üzerinden çok yüksek hızlarda veri iletimi sağlayan en son ve en iddialı teknolojidir. Simetrik yapıda 20 Mbit/s üzerinde hızlar mümkün olmakta ve asimetrik olarak 52 Mbit/s hızına ulaşılabilmektedir. VDSL hem kısa erişimli simetrik hem de uzun erişimli asimetrik çalışma olanağını sunabilmektedir. Yüksek kapasiteli kiralık hat ve geniş bantlı hizmetler için kullanılır. VDSL hayata VADSL olarak adlandırılarak başladı, çünkü; VDSL ADSL’den daha yüksek veri hızlarında ancak daha kısa hatlar üzerinde asimetrik bir veri iletimi sağlar. Henüz VDSL için genel bir standart olmamasına rağmen, tartışmalar aşağıdaki hızlar etrafında odaklanmıştır. Ø Tüm dünyada telekom şirketlerinin ağlara geniş bant giriş sağlamak için yeni kararlar aldıkları biliniyor. Maliyetin azalabilmesi için bu şirketler son kullanıcıya giderken bakır telleri kullanmaktalar. Ø VDSL teknolojisi büyük bir oranda ADSL teknolojisine benzemektedir. Fakat ADSL daha uzun mesafelerde de çözüm getirebilmesiyle beraber, çok daha karmaşık bir teknolojidir. Ø VDSL, telefon hatlarının karakteristikleri halen tam olarak anlaşılamadığı için, araştırma aşamasında bir teknolojidir. En büyük bilinmeyen ise VDSL’in güvenli olarak gönderilen paketleri ne kadar uzaklıktaki bir mesafeye taşıyabileceği. Bu sorun ADSL, ISDN ve telefonlaşmada herhangi bir sıkıntı çıkarmazken, VDSL’in kullanacağı frekansta sorunlarla karşılaşılmaktadır. 13 Teknoloji 10 Mb veri aktarım süresi Analog modem 46 dakika Sayısal modem 23 dakika ISDN 10 dakika ADSL-Lite 1 dakikanın altında ADSL 13 saniye Tablo 1.3: Çeşitli bağlantı sistemlerin karşılaştırılması 1.2. Hücresel Telefon Sistemleri (AMPS, GSM, CDMA) Mobil telefon sistemleri için sınırlayıcı faktör kullanılacak olan radyo frekans aralığıdır ve mobil iletişim için oldukça dar bir bant tahsis edilmiştir. Şehirlerde aynı anda yapılan birçok görüşme için yeterli kapasiteyi sağlamanın tek yolu şebekenin bazı bölümlerinde aynı radyo frekanslarını tekrar kullanmaktır. Bu amaçla sistem, bal peteği gibi birbirine bitişik olarak çalışan hücrelerden oluşmakta ve her hücre düşük çıkış gücü ve kısa mesafeli radyo sinyalleri ile çalışan ana alıcı-verici istasyonu ile çalışmaktadır. Bu sayede aynı frekanslar değişik hücrelerde tekrar kullanılmakta ve aynı frekans daha fazla sayıdaki telefon görüşmeleri için kullanılmaktadır. Büyük şehirlerde ve aynı anda birçok görüşme yoğunluğu taşıyan bölgelerde hücre daha küçük ve daha sık yapıdadır. 14 Şekil 1.11: Frekans grupları: A, B, C, D, E, F, G Hücresel telefon sistemleri gelişen dünyada 3(üç) aşamada değerlendirilir. Ø Birinci Nesil Hücresel Cep Telefonları (Analog Sistemler) Birinci Nesil Hücresel Mobil telefon sistemleri 1970'li yıllardan bugüne değin değişik teknik standartlarla hayata geçirilmiştir. İlk önce analog teknolojiye dayalı sistemler uygulamaya konulmuş, 1990'lı yıllarda ise ilk sayısal sistemlerin dizaynı yapılarak, mevcut analog mobil telefon sistemleri tamamlayıcı mahiyette, abonelere değişik seçenekleri sunabilmek üzere işletmeye alınmışlardır. Ø İkinci Nesil Hücresel Cep Telefonları (GSM, CDMA, D-AMPS) Mobil telefon sisteminde analog sistemlerden sonra ortaya çıkan dijital sistemler 2. nesil olarak adlandırılmaktadır. Üç tane önde gelen 2.nesil hücresel cep telefonu standardı bulunmaktadır. Bunlar; GSM, CDMA, ve D-AMPS (IS-136 TDMA)'dır. Bu üç rakip standart arasında en yaygın olanı yaklaşık % 60 pazar payına sahip olan GSM' dir. CDMA sisteminin, gelecekte GSM karşısındaki en büyük rakip olması beklenmektedir. CDMA, Amerikan kökenli bir sistem olup daha ziyade kuzey Amerika'da yayılmıştır. Ülkemizde en yaygın mobil telefon standardı olan GSM aşağıda kısaca anlatılmaktadır. • GSM Sistemi GSM (Global System For Mobile Communications) sözcüğü, Türkçe anlamı “Küresel Mobil İletişim Sistemi” anlamına gelen tanımlamasının baş harflerinden oluşmuştur. Mobil İletişim sisteminin en yeni ve en gelişmişlerinden biri GSM sistemidir. Bu sistemi, kullanıcılarına daha güvenli ve kaliteli bir iletişim hizmeti sunmakla birlikte, uluslararası bir seyahat serbestliği ve mekân özgürlüğü sağlamaktadır. GSM Mobil telefon aboneleri, dünyanın neresinde olurlarsa olsunlar GSM kapsam alanı içinde bulundukları sürece, dünyanın herhangi bir yerinde mobil ya da sabit telefon olan bir telefonu arayabilirler.Bir Avrupa standardı olarak başlamasına rağmen GSM kısa sürede benimsenerek bir dünya standardı haline gelmiştir. 15 • GSM Sisteminin Çalışması ve Yapısı Mobil telefonu otomatik veya pille çalışan minik bir radyo istasyonu olarak düşünebiliriz. Minik radyo istasyonu açık olduğu sürece, GSM şebekesinin en yakın anteni ile devamlı irtibat halindedir. GSM sistemi hücresel mantıkta çalışır. Telsiz etki alanı hücrelere bölünmüştür ve her hücrede bir baz istasyonu bulunmaktadır. ( tahsis edilen konuşma kanalları komsu hücreler arasında paylaştırılmıştır.) GSM sistemi birçok bağımsız birimden oluşmaktadır. Temel olarak bir GSM networku, mobil istasyon, baz istasyonu ve network alt sistemi denilen santral birimi olarak 3 temel parçadan oluşmaktadır. • Cep Telefonu MS (Mobile Station) Şekil 1.12: Cep telefonu Aboneler tarafından taşınılan mobil telefonlar • Baz İstasyonu BS (Base Station) Şekil 1.13: Baz istasyonu 16 Mobil telefonlarla devamlı haberlesen, radyo arabirimini kontrol eden birimdir. Özetle mobil telefon ve santral arası baglantıyı kuran birim olarak adlandırılabilir. • Santral MSC (Mobile Services Switching Center) Mobil, kablolu ve ISDN’ler arası görüşmeleri sağlamak amacıyla bağlantının kurulduğu ana birimdir. Şekil 1.14: Santral o GSM Ağı Temel olarak GSM, anahtarlama sistemi (SS) ve ana istasyon sistemi (BSS) olarak iki bölüme ayrılır. Bunlardan her biri, bütün sistem frekanslarının gerçekleştirildiği bir takım fonksiyonel üniteler içerir. Bu fonksiyonel üniteler çeşitli donanımlar oluşturur. Anahtarlama sistemi (SS) aşağıdaki fonksiyonel üniteleri içerir: o o o o o Mobil servisler anahtarlama merkezi (MSC) Ziyaretçi yerleşim kaydedicisi (VLR) Dahili yerleşim kaydedicisi (HLR) Doğrulama merkezi (AUC) Donanım kimlik kaydedicisi (EIR) 17 Şekil 1.15: GSM sistem modeli Ana istasyon sistemi (BSS) ise şunları içerir: o o Ana istasyon denetleyicisi (BSC) Ana alıcı-verici istasyonu (BTS) Şekil.1.16: GSM sistem modelinin bir örneği UYGULAMA Aşağıdaki şekilde bir GSM’de arama ve konuşmanın nasıl uygulandığı görülmektedir. Bu uygulamada ilk önce mobil telefon (cep telefonu) ile baz istasyonu üzerinden santrale bağlandığı ve oradan da aranan telefonun bulunduğu yerdeki santrali ile irtibata geçildiğidir. 18 Şekil 1.17: Bir konuşmanın blok şeması GSM, statik değil gelişen bir standarttır. GSM standartlarının gelişmesi 3 aşamalı olarak belirlenmiştir. Bunlar faz-1 , faz-2, faz-2+'dır. Faz-2+, GSM'in nihai aşamasıdır. Bundan sonra 3. nesil cep telefonlarına geçilmektedir. o FAZ-1 (Sadece Ses İletişimi) Çağrı yönlendirme, tüm aramalar, cevapsız çağrılar, konferans görüşmeleri, çağrı engelleme ve dolaşım'dır. o FAZ-2 (Bugün İçinde Bulunduğumuz Aşama) SMS (kısa mesaj servisi), çağrı bekletme, mobil veri servisi, mobil fax servisi, arayan numaranın gözükmesi, detaylı ücretlendirme, hücresel haberleşme, çağrı ve faks yönlendirmedir. o FAZ-2 + (GSM'in Geleceği) Özellikle internet ile GSM'in bir platformda buluşturulması GSM abonelerinin hayatını kolaylaştıracak birçok yeni hizmetin başlangıcı olacaktır. 1.3. Baz İstasyonu Antenleri ve Montaj Elemanları Baz istasyonları, gerekli görülen yerleşim birimlerinde, mobil telefonlarla (cep telefonu) haberleşmeye yönelik kapsama alanı sağlanabilmesi amacıyla kurulmaktadır. Baz istasyonu, bir GSM hücresinde abonelerle iletişimi sağlayan verici/alıcı sistemi. Her hücrede bir baz istasyonu bulunur. Baz istasyonların kapsama alanına girmeyen bölgelerde mobil telefonlarla konuşmak mümkün olmamaktadır. 19 İki yönlü bir mobil ağ sisteminde yayın yapan birim. Radyo sistemindeki bir antenden farklı olarak, baz istasyonu hem sinyal alır hem de sinyal gönderir (yani iki antenden oluşur). Günümüzde baz istasyonları değişik yönlere doğru değişik güçlerde yayın yapma kabiliyetine sahip olan akıllı antenler kullanır. İnsanların dikkatini çekmemek için, baz istasyonları değişik boy ve şekillerde olabilir. Şekil 1.18: Baz istasyonu Baz istasyonları, GSM iletişimin kapsama alanını genişletmek için bina çatılarına kurulan, genellikle beyaz renkli ve kutu şeklinde, 4 metre boyunda, iki çubuk antenle bir çanak antenden oluşan ve mikrodalga yayan cihazlardır. Mikrodalga, dalga boyu 0.1-100 cm, frekansı 0.3-300 gigahertz (Ghz) (10’ Hz=1 Ghz) olan elektromanyetik dalgalardır. Çubuk antenler mikrodalgaları toplayıp çanak antenlere verir ve bu dalgalar çanak anten aracılığıyla 16 farklı frekanstan ve UHF (ultra-high frequency) üzerinden yayınlanır. 1.4. GPRS ve 3. Nesil Görüntülü Telefon Sistemleri 1.4.1. GPRS Genel paket radyo servisi, telefonun veri transfer etmesine imkân veren bir teknolojidir. E-posta gelir gelmez kişisel e-posta hesabınıza bağlanabilirsiniz. Telefonunuza istediğiniz melodileri, resimli mesajları, oyunları yükleyip eğlencenin tadını çıkarabilirsiniz. İsterseniz de spor haberlerini, flaş haberleri, hisse fiyatlarını vb. öğrenerek işinizi kolaylaştırabilirsiniz 20 Şekil 1.19: GPRS sistem modeli 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, sadece bugünkü GSM teknolojisinin sunmakta olduğu veri hizmetlerine eşlik etmekle kalmaz, yarının 3. nesil hücresel ağları için planlanmakta olan veri iletişim yetilerini de şebekelere sağlar. 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. GPRS platformu sayesinde telefonunuzun özelliklerine göre cep telefonunuzdan ya da dizüstü bilgisayar ve cep telefonu aracılığı ile profesyonel kullanıcıların internete ve iş yerlerindeki kurumsal bilgisayar ağlarına (intranet) bağlanmaları da mümkün olmaktadır. Dizüstü bilgisayarları ile internete kablosuz erişim sağlamak isteyen kullanıcılar, cep telefonlarını internete bağlanmak için gerekli modem olarak kullanarak superonline GPRS ile kesintisiz internet erişimi sağlar. GPRS ve 3G kullanıcılarından, ınternete her zaman bağlı olduklarından "her zaman açık" olarak bahsedilmektedir. Arazide çalışanlar, kısa metin mesajlarıyla çalışmalarının ilerleme durumunu bildirebilir ve destek isteyebilirler. Seyahate çıkan yöneticiler şirket epostalarına ulaşabilir, satış temsilcileri stok durumunu uzaktan denetleyebilirler. Evinizi veya iş yerinizi GPRS ve 3G aygıtlarıyla otomatikleştirebilir ve yatırımlarınızı izleyebilirsiniz. GPRS'yi dizüstü bilgisayarınızla kullanarak dosya aktarımı gerçekleştirebilir, uzaktan iş birliği yapabilirsiniz. Her zaman ödeme gerektirmeyen “her zaman açık” bağlantı: Arama süresine göre değil, aktarılan veri miktarına göre ücretlendirme yapılır. 21 Şekil 1.20: GPRS sistemi 1.4.2. Üçüncü Nesil Cep Telefonları (UMTS-Universal Mobile Telecommunications System) UMTS sistemi veri iletişim hızı ve diğer standartları sayesinde 2. nesil sistemlerin oldukça ilerisindedir. UMTS'nin özellikleri interactive multimedya servisleri, görüntülü telefon ve video konferans gibi geniş bant uygulamaları için yeterli altyapıyı oluşturmaktadır. Uydusal sistemler, karasal sistemlerden farklı olarak, tüm dünyayı kapsama alanına dahil edebilmektedir. Bu itibarla, UMTS, karasal sistemlerin yanı sıra uydusal sistemleri de içermekte olup, iki sistemin kapsama alanları arasında kesintisiz ve kolay dolaşımı temin edebilecek şekilde uygulanacaktır. 22 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler Ø Bulunduğunuz okul için veri iletişim Ø Tablo.1(Çeşitli Bağlantı Sistemlerinin tekniğine göre modem seçimini yapınız. Karşılaştırılması) veri iletişim bilgilerine bakınız. Ø Modemi kuracağınız yere göre öğrendiğiniz bilgiler doğrultusunda modemi seçiniz. Ø ADSL Modemin bağlantısını yapınız. bilgisayar ile Ø Bağlamak istenilen modemin bağlantı şeklini modül içindeki modemlerin bağlantı şekline bakınız. Ø Bağlantı şekline göre elemanları tespit ediniz. Ø Kurulacak bağlantının şeklini çiziniz. Ø Modemin kurulumunu gerçekleştirmek. Ø Veri iletişim tekniğine göre iletişimi gerçekleştirmek. Ø Çizdiğiniz modem devre şekline göre elemanları tespit ediniz. Ø Modemi Türk Telekom hattı ile bağlantısını yapınız. Ø Modemin bilgisayar ile bağlantısını yapınız. Ø Bulunduğunuz bilgisayardan internet IP ayarlarını yaparak veri iletişimini gerçekleştiriniz. 23 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Bu faaliyette kazanmış olduğunuz bilgileri aşağıda verilen soruları cevaplandırarak değerlendiriniz. OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULAR) 1. Aşağıdaki hangisi ülkemizde en çok kullanılan bağlantı çeşididir? A.) B.) C.) D.) VDSL HDSL ISDN ADSL 2. Aşağıdakilerden hangisi Türk-Telekom’da görüntülü telefon olarak tanımlanır? A.) B.) C.) D.) VDSL HDSL ISDN ADSL 3. Eğer iş yerinizde veya evinizde bilgisayarınız, faksınız, telefonunuz varsa ve bunların hepsini aynı hat üzerinden kullanmak istiyorsanız abonesi olmanız gerekmektedir. Yukarıdaki noktalı yere aşağıdakilerden hangisi yazılsa uygun olur? A.) B.) C.) D.) ADSL VDSL ISDN HDSL 4. Aşağıdaki özelliklerden hangisi xDSL’ nin avantajlarından değildir? A.) B.) C.) D.) Telefon hattını meşgul etmez. Çoklu ortam uygulamaları için yeterince hızlıdır. Son kullanıcı için ADSL modem ücreti dışında ekstra yatırım gerektirmez. Benzer hızı sağlayan teknolojilere göre daha pahalıdır. 24 5. Aşağıdakilerden hangisi hücresel telefon sistemi operatörlerindendir? A.) AMPS B.) ISDN C.) xDSL D.) HDSL 6. Aşağıdakilerden hangisi ülkemizin kullandığı hücresel telefon sistemi operatörüdür? A.) AMPS B.) CDMA C.) GSM D.) AMPS-D 7. Aşağıdakilerden hangisi GSM sözcüğünün Türkçe anlamıdır? A.) Küresel Mobil İletişim Sistemi B.) Ses iletişim Operatörü C.) Genel Sistem Merkezi Operatörü D.) Kısa Mesaj Merkezi Sistemi 8. Aşağıdaki özelliklerden hangisi baz istasyonlarını radyo istasyonları anteninden ayıran en önemli özelliktir? A.) Yüksekte kurulması B.) Şeklinin değişik olması C.) Hem verici ve hem alıcı olması D.) Geniş bant sistemine sahip olması 9. Aşağıdakilerden hangisi bir cep telefonun internete bağlanması için gereklidir? A.) WAP B.) GPRS C.) KIZILÖTESİ D.) BLOUTOUTH 10. Aşağıdakilerden hangisi GSM sistem modelinin bir birimi değildir? A.) B.) C.) D.) VLR HLR MSL VDSL DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız ve doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. 25 PERFORMANS DEĞERLENDİRME PERFORMANS DEĞERLENDİRME Bir arkadaşınızla birlikte yaptığınız uygulamayı değerlendirme ölçeğine göre değerlendirerek, eksik veya hatalı gördüğünüz davranışları tamamlama yoluna gidiniz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır Veri iletişim tekniğine göre modem seçimini yapabiliyor musunuz? Modemin bilgisayar ile bağlantısını yapabiliyor musunuz? Modemin kurulumunu gerçekleştire biliyor musunuz? Veri iletişim tekniğine göre iletişimi gerçekleştire biliyor musunuz? DEĞERLENDİRME Yaptığınız değerlendirme sonunda hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Eksikliklerinizi araştırarak ya da öğretmeninizden yardım alarak tamamlayabilirsiniz. Cevaplarınızın tamamı evet ise bir sonraki faaliyete geçiniz. 26 ÖĞRENME FAALİYETİ–2 ÖĞRENME FAALİYETİ–2 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, her türlü fiber optik kablo karakteristiklerini çıkarıp bağlantılarını yapabilecek. ARAŞTIRMA Bulunduğunuz yerin mühendisler odasına gidip fiber optik kablolar hakkında bilgi toplayıp bunları bir rapor halinde sınıfta arkadaşlarınıza ve öğretmeninize sununuz. 2. FİBER OPTİK HABERLEŞME 2.1. Fiber Optik Haberleşme Sisteminin Temel Elemanları ve Işık Kanunları Fiberin çalışma prensibi temel optik kurallarına dayanır. Bir ışın demeti az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken geliş açısına bağlı olarak yansıması ( tam yansıma) ya da kırılarak ortam dışına çıkması (bu istenmeyen durumdur) mantığına dayanır. 2.1.1. Temel Kavramlar 2.1.1.1. Işık Dalgası Işık dalgası çok yüksek frekanslı bir elektromagnetik sinyaldir.Fiber optiklerin performansı, maxwell denklemlerini uygulamak sureti ile tamamıyla analiz edilebilirse de, bu oldukça karmaşık bir yöntemdir. Maxwell denklemleri yerine geometrik ışın izleme yöntemi kullanılabilir. Işık nüve içinde dereceli indis fiber gibi sinüs dalgaları çizmek yerine tam yansıma kurallarına bağlı zikzaklar çizerek iler. 2.1.1.2. Işık Dalga Sistemleri (Fiber Optik) Teknolojisi Işık dalga sistemlerinde ışık frekansındaki elektromagnetik dalgalar fiber optik kablo içerisinden bilgi taşır. 2.1.1.3. Optik Spektrumda Fiberoptik Haberleşmesinin Yeri Optik spektrumda F/O haberleşme aralığı {1,6 μm-0.6μm} dalga boyları arasındadır. En fazla kullanılan F/O dalga boyu 1,3 μm’dir. Görünür ışık dalga boyu aralığı {700 nanometre – 400 nanometre} dalga boyları arasındadır. 27 Ø Frekans ve Dalga Boyu Grupları Tablo 2.1: Frekans ve dalga boyu grupları Şekil 2.1: Optik spektrumda fiber optik haberleşmenin yeri 2.1.1.4. Işığın Dalga Boyu Bir hertzlik işaretin aldığı yola dalga boyu denir. Birimi metredir. Işık renklerine ait frekans değerleri λ dalga boyu formülünde yerine konarak o renge ait dalga boyu bulunur. 28 ÖRNEK: f = 1*1014 Hz ise λ = ? ÇÖZÜM: ÖRNEK: Mor ışığın f = 7,5*1014 Hz ise , mor ışığın dalga boyunu hesaplayınız. ÇÖZÜM: λ=3/7,5=0,4 μm 0,4μm=400 nm=400*10-9 m=4000*10-10 m=4000 A0=4000 Angstrom Her ışının bir dalga boyu vardır. Bu dalga boyu ışığın görünür- görünmez ya da elektromagnetik spektrumda nerede ve ne özellikte olduğunu belirler. Örneğin infrared (kızıl ötesi) ışınlar insan gözünün algılayabileceği sınırın altındadır. 29 Şekil 2.2: Belirli ışın renklerinin dalga boyları Bir ışın demetinin nüve içerisinde ilerleme hızı dalga boyuna bağlıdır. Örneğin mor olan yani mor renkli ışığın dalga boyu 455 nm, kırmızı ışığın dalga boyu 620 nm. Bunun anlamı bu iki ışın fiber içinde aynı hızla ilerlemez. Kırmızı ışın aralarındaki dalga boyu farkı kadar daha hızlı ilerler (her saykılda). Işığın bu özelliği bize bir dezavantaj olarak geri döner (modal yayılma olarak). 2.1.1.5. Işık Kanunları Ø Yansıma Kanunu Yansıtıcı parlak bir yüzeyde ışığın gelme açısı, yansıma açısına eşittir. 30 Şekil 2.3: Yansıma açısı Ø Kırılma Kanunu Işık çok yoğun (kırılma indisi daha büyük olan) bir ortamdan az yoğun (kırılma indisi daha küçük olan) bir ortama geçerken, normal çizgisi denilen düzleme dik çizgiden uzaklaşarak yoluna devam eder. Ortamın kırılma indisi (n) ışığın ortamdaki hızı ile ters orantılıdır. n1:1. Ortamın Kırılma indisi n2:2. Ortamın Kırılma indisi Ө1:Geliş Açısı Ө2:Kırılma açısı Şekil 2.4: Kırılma açısı 31 Şekil 2.5: Prizmatik kırılma Bir ışık ışınının, farklı kırılma indislerine sahip iki geçirgen ortamın sınırına geldiğinde nasıl hareket ettiği Snell yasası ile açıklanabilir. Ø Kritik Açı Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama giden ışığın kırıldıktan sonraki yansıma açısının 90 derece olduğu gelme açısına kritik açı denir. 32 Şekil 2.5: Kritik açı Kritik açı Qc ile gösterilir. Hesaplanması aşağıdaki gibidir. Şekil 2.6: Kritik açı 33 Şekildeki kabul konisi olarak görülen bölüm kritik açının oluşturduğu ve tamamen fiber kablonun parametrelerine göre değişebilen bir konidir. Bu açılardan küçük gelen her ışın demeti fibere girer. Formüldeki n1 nüve n2 kılıf indisleridir. Ø Tam Yansıma Kritik açıdan daha büyük bir gelme açısı ile çok yoğun ortamdan az yoğun ortama giden ışık ikinci ortama geçemez. Bu durumda gelme açısı yansıma açısına eşit olur ve tam yansıma gerçekleşir. Şekil 2.7: Tam yansıma Ø İndis Bir ışık ışınının madde içersinde ilerlemesine gösterilen zorluk katsayısıdır. Ø Kırılma İndisi Işığın boşluktaki hızının madde içerisindeki ışık hızına oranına kırılma indisi denir. n harfi ile gösterilir ve aşağıdaki formül ile gösterilir. n=c/v c:Boş alanda ışık hızı v:Belli bir ortamda ışık hızı 34 TİPİK KIRILMA İNDİSLERİ ORTAM KIRILMA İNDİSİ Vakum 1.0 Hava 1.0003 Su 1.33 Etil Alkol 1.36 Eritilmiş Kuvars 1.46 Cam Fiber 1.5-1.9 Elmas 2.0-2.42 Silisyum 3.4 Galyum Arsenit 3.6 Tablo 2.2: Tipik kırılma indisleri Aynı kesit dereceli indis fiberden alınacak olursa nüvenin dışa doğru tıpkı bir dış bükey mercek gibi yay çizdiği görülür. Bunun anlamı ise nüvenin çok sayıda farklı yoğunluklarda cam tabakadan oluştuğudur. Bu durumda ışık nüve içerisinde kabaca bir sinüs dalgası çizerek ilerler. Şekil 2.8: Dereceli indis ÖRNEK Aşağıdaki şekilde 1. ortamın cam, 2 ortamın ise etil alkol olduğunu varsayarak 30 derecelik açıyla gelen ışının kırılma açısını bulunuz. 35 Şekil 2.9: Örneğin şekli ÇÖZÜM Tablo.2.2. den n1(cam)=1,5 ve n2(etil alkol)=1,36 den formüldeki yerine yerleştirirsek; Şekil 2.10: Örneğin şekli n1/n2 . sin Ө1=sin Ө2 1,5/1,36 .sin30= sin Ө2 Ө2=sin-1 0,5514=33,47o Sonuç olarak; ışsk ışınının iki ortamın sınırında 33,47o kırıldığını göstermektedir. 36 2.2. Fiber optik Kablo İçinde Işığın Yayılması ve F/O Kablonun Çalışması F/O kabloda ışık nüve-clad arasında tam yansıma ile yayılır. Nüve içine kritik açıdan küçük açı ile giren ışık ışınları jacket (ceket) tarafından absorbe edilerek emilir. Absorbe edilen ışınlar nüve içinde ilerleyemez. Şekil 2.11: Fiberoptik kablo içerisinde ışığın yayılması Şekil 2.11’de fiber optik bir iletişim hattının basitleştirilmiş blok diyagramını göstermektedir. Hattın üç asal öğesi, verici, alıcı ve fiber kılavuzdur. Ø Verici şunlardan oluşur: • • • • Ø Analog ya da sayısal arabirim Gerilim-akım dönüştürücüsü Işık kaynağı Kaynaktan-fibere ışık bağlayıcı Alıcı şunlardan oluşur: • • • • Fiberden ışık dedektörüne bağlaşım aygıtı Fotodedektör Akım-gerilim dönüştürücüsü Analog ya da sayısal arabirim 37 Şekil 2.12: Fiber optik iletişim hattı Ø Yayınım Modu Elektromanyetik enerji(örneğin ışık), boş alanda yaklaşık 300.000.000 m/sn hızla ilerler. Elektromanyetik bir dalganın hızı bir ortamdan daha yoğun başka bir ortama geçerken azaldığında, ışık ışını normale doğru kırılır(bükülür). Fiber optik terminolojisinde, mod sözcüğü yol anlamına gelir. Eğer ışığın kabloda alacağı tek bir yol varsa, buna tekli modlu yayınım denir. Eğer birden çok yol varsa, buna çok modlu yayınım denir. Şekil 2.13: Yayınım 2.2.1. Fiber Optik Kablonun Yapısı Fiber optik kablo nüve ve cladden oluşur 2.2.1.1. Core (Nüve) Işığın içerisinde ilerlediği ve kablonun merkezindeki kısımdır. Fiber içinde en içte yer alan ve saf camdan yapılmış olan, ışığı taşıyan kısım çok saf camdan yapılmıştır ve esnektir. Yani belirli sınırlar dahilinde eğilebilir cinsine göre çapı tek modlu veya çok modlu oluşuna göre 8 mikrometre ile 100 mikrometre arasında değişir (not: insan saçı 100 mikro metre civarındadır). 38 2.2.1.2. Kılıf (Yelek) Tipik olarak 125 mikrometre çapında nüveyi saran ve fibere enjekte edilen ışının nüveden çıkmasını engelleyen kısımdır aynı nüve gibi camdan yapılmıştır. Ancak indis farkı olarak yaklaşık %1 oranında daha azdır bu indis farkından dolayı ışık ışını nüveye enjekte edildikten sonra kılıfa geçmez (aşırı bir katlanma ya da ezilme yoksa) Işın kılıf nüve sınırından tekrar nüveye döner ve böyle yansımalar dizisi halinde nüve içerisinde ilerler. Şekil 2.14: Fiber optik kablonun yapısı Şekil 2.15: Fiber optik kablonun yapısı Temel olarak, günümüzde mevcut üç (3) fiber optik çeşidi vardır. Bunlar: • • • Plastik çekirdekli Cam çekirdekli Cam çekirdekli, plastik koruyucu zarflı 39 Şekil 2.16: Fiberoptik kablo çeşitlerinden bazıları 2.2.2. Fiberoptik Kablonun Geleneksel (Bakır) Kablolara Olan Üstünlükleri Ø Yüksek bant genişliği kapasitesine sahiptir. Ø F/O kablolarda sinyal zayıflaması daha azdır. Ø F/O kablolar hafif ağırlığa sahiptir. F/O kablonun malzemesi cam ve plastiktir. Ø Dolayısıyla bakır kablolardan çok daha hafiftir. Ø F/O kablo boyutu küçüktür. F/O kablonun çapı elektrik kablosundan kat kat küçüktür. Ø F/O kablo çapı yaklaşık 100 mikro metredir. Ø F/O kablo çapı, insan saç telinin çapından yaklaşık 2 kat büyüktür. Ø F/O kablo bilgi iletiminde daha güvenlidir. F/O kabloda bilgi kolayca yakalanamaz. Ø F/O kablo gürültüden ve elektromagnetik dalgalardan etkilenmez. Ø Elektrik akımı taşımadığı için çarpılma tehlikesi yoktur. Aşağıdaki tabloda koaksiyel kablo ile fiber optik kablolar karşılaştırılmıştır. 40 BİT TEKRARLAYICI SES ORANI BOŞLUĞU KANALI (Mbps) (km) 1,5 24 3,1 48 KOAKSİYEL 6,3 1-2 96 45 672 1344 90 45 672 6-15 ÇOK 90 1344 MODLU 180 2688 FİBER 405 – OPTİK 6048 435 30 –40 TEK 8064 565 MODLU 24192 1700 ORTAM Tablo 2.4: Koaksiyel kablo ile fiber optik kablolar karşılaştırılmıştır 2.2.3. Fiber optik Kablonun Kullanılma Alanları Ø Telefon haberleşmesinde Ø LAN ,MAN, WAN Network ağlarında Ø Kablolu TV te Ø Uçak ve füzelerde Ø Gizli haberleşmede 2.2.4. Fiber optik Kabloların Sınıflandırılması Fiber optik kablolar indis yapısına ve ışık moduna göre gruplandırılır. 41 2.2.4.1. İndise Göre F/O Kablo Çeşitleri Ø Basamak İndisli Kablo (Step-İndex Kablo) Şekil 2.17: Basamak indisli kablo Ø Dereceli İndisli Kablo (Graded- Index Kablo) Şekil 2.18: Dereceli indisli kablo 2.2.4.2. Işık Moduna Göre F/O Kablo Ø Single Mod (Tekli Mod) Tekli moda ek bir ışık ışını ile bilgi gönderilir. 10μm nüve çapına ve 125μm yelek çapına sahiptir. Bu tip kabloyu kullanan haberleşme sistemlerinin çoğunda tekrarlama ihtiyacı duyulmadan 500 km'ye kadar 1Gbit/sn hızla bilgiler iletilebilir. SM fiberler için ortalama zayıflatma 0,25 dB/km dir. Özelliği: Kablonun nüve çapı küçüktür. 42 Şekil 2.19: Single mod Ø Multi Mod (Çoklu Mod) Çoklu modda birden fazla ışık bilgi gönderilir. 50μm nüve çapına ve 125μm yelek çapına sahiptir. Bu tip kabloyu kullanan haberleşme sistemlerinin çoğunda tekrarlama ihtiyacı duyulmadan 50 km'ye kadar 300 Mbit/sn hızla bilgiler iletilebilir. MM Fiberler için ortalama zayıflatma 2,5 dB/km’dir. İki tip optik fiber vardır. tekli modda fiber ve çoklu modda fiber. o Multi Mode Fiber (Step-Index Tipi) Yolculuk eden ışığın tümü tek bir yol üzerinde hareket eder. En yüksek kapasitedeki bilgi multi mode fiberden daha iyi iletir. Çünkü sinyalin yayılması ve clad’a çarparak ilerlemesi yoktur. Şekil 2.20: Multi mode fiber (step-ındex tipi) o Multi Mode Fiber (Graded Index Tipi) Yolculuk eden ışık çoklu yol üzerinden hareket eder. Veri alma ve gönderme tekli modda fibere göre daha yavaş ve kısa mesafelidir. Şekil 2.21: Multi mode fiber(graded ındex tipi) 43 Şekil 2.22: Işık moduna göre F/O kablo karşılaştırma 2.3. Fiber Optik Kabloyu Oluşturan 3 Katmanın (Nüvecore, CladYelek, Jacket-Kaplama) İncelenmesi Şekil 2.23: Fiber optik kablonun temel yapısı Farklı dalga boyları (renkler) fiber nüvesi içerisinde farklı hızlarda hareket eder. Ancak farklı ortamlarda da ortama göre de farklı hızlarda hareket eder. Işık hızının malzeme (nüve) içerisindeki hızı hem nüve malzemesine hem de ışığın dalga boyuna bağlıdır. Malzeme özelliğinden kaynaklanan yayılmaya bu nedenle malzeme yayılması denir. Bir kaynak normalde tek bir dalga boyunda ışık yaymaz. Birçok dalga boyundan ışık yayabilir. Bu dalga boyları aralığı spektral genişlik olarak tanımlanabilir. Spektral genişlik ledler için 35nm lazer için 2-3 nm’dir. Örneğin lazer kaynağımızın 850nm’de çalışmasını istiyoruz. Kaynak 848 nm ile 851 nm arasında bir spektral çerçevede çalışır. 848nm deki sinyaller (kırmızımsı) 851 nm’deki sinyallerden daha hızlı hareket edecektir. Ancak lede göre çok daha az bir yayılma ortaya çıkar. 44 2.4. Fiber Bağlantıları ve Veri Aktarımı Şekil.2.24’ Aşağıdaki şekillerde fiber optik kablonun konektörleri görülmektedir. Şekil 2.24: Çeşitli fiber optik kablo konnektörleri Ø Veri Aktarımı Aşağıda çeşitli fiber optik kablonun veri aktarım hızları verilmiştir. Tablo 2.4: Fiber optik kablonun veri aktarım hızları 45 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler Ø Fiber optik deney setinde fiber kablo Ø çeşitlerini ışık kaynağına göre her birinin fiber içindeki yapılan 30 derecelik açı ile yayınım açısını çiziniz. Ø Ø Ø Ø Ø Fiber optik kabloya gönderilen ışık kaynağına göre Şekil 2.2: Belirli ışın renklerinin dalga boylarına bakınız. Gönderilecek, sinyalin frekansına göre λ (dalga boyu) nu hesaplayınız? Tablo2.2’deki Kırılma indisleri değerlerine bakınız. Kırılma indislerini formüldeki yerlerine yerleştirerek her bir fiber kablo çeşit için ayrı ayrı hesaplayınız. Bulduğunuz değerlere göre çizimleri yapınız. Fiber optik kablo çeşidine göre Ø Birinci işlem basamaklarında karakteristiklerini çıkarınız. bulduğunuz değerlere göre bir karakteristik tablo hazırlayınız. Ø Ölçülen değerleri kâğıt üzerine aktararak Ø İkinci işlem basamağındaki karakteristik sinyal grafiğini çıkarınız. değerlere göre sinyal grafiğini çiziniz. 46 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıda çoktan seçmeli ve doğru/yanlış olarak sorular verilmiştir. Bu soruların doğru şıklarını işaretleyerek cevaplayınız. OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) 1. Aşağıdakilerden hangisi ışık dalgasının tanımıdır? A.) B.) C.) D.) Çok yüksek frekanslı bir elektro magnetik sinyaldir. Dalgalı bir sinyaldir. Yüksek akımlı bir iletişim sinyalidir. Işık kaynağından çıkan mor ötesi bir sinyaldir. 2. Bir ışık ışınının madde içersinde ilerlemesine gösterilen zorluk katsayısına ne denir? A.) B.) C.) D.) Yansıma Kırılma İndis Kritik nokta 3. Kritik açıdan daha büyük bir gelme açısı ile çok yoğun ortamdan az yoğun ortama giden ışık ikinci ortama geçemez bu yansıma aşağıdakilerden hangisidir? A.) B.) C.) D.) Tam yansıma Yarı yansıma Yansıma Kırılma 4. Fiber optik iletişim hattı içindeki verici aşağıdakilerden hangisini içermez? A.) B.) C.) D.) Analog yada sayısal arabirim Gerilim-akım dönüştürücüsü Işık kaynağı Yükseltici devresi 47 5. Aşağıda bir fiber optik kablonun yapısı görülmektedir. Aşağıdakilerden hangisi soru işareti yerine gelmelidir? A.) B.) C.) D.) İletken Kaplama Kılıf Bakır 6. Yandaki şekil fiber optiğin hangi tipini göstermektedir? A.) B.) C.) D.) Single mod (Tekli mod) Multi Mode Fiber (Step-Index Tipi) Multi Mode Fiber(Graded Index Tipi) Dereceli İndisli Kablo 7. Aşağıdakilerden hangisi fiber optik kablonun kullanılma alanlarından değildir? A.) B.) C.) D.) Telefon haberleşmesinde, Uçak ve füzelerde Kablolu TV’de Motor yol verme devrelerinde 8. Aşağıdakilerden hangisi fiber optik kablonun geleneksel (bakır) kablolara olan üstünlüklerinden değildir? A.) B.) C.) D.) Ekonomiktir. Yüksek bant genişliği kapasitesine sahiptir. F/O kablolarda sinyal zayıflaması daha azdır. F/O kablonun malzemesi cam ve plastiktir. 48 9. Aşağıdakilerden hangisi multi mode fiber (graded ındex tipi) in özelliklerindendir? A.) Yolculuk eden ışık çoklu yol üzerinden hareket eder B.) Işık tek yol üzerinden hareket eder C.) Işık demeti tek açıyla yansıma yapar D.) Fiber optiğin temel yapısıdır. 10. Aşağıdaki şekil fiber optiğin hangi tipini göstermektedir? A.) B.) C.) D.) Single mod (Tekli mod) Multi Mode Fiber (Step-Index Tipi) Multi Mode Fiber(Graded Index Tipi) Dereceli İndisli Kablo DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız ve doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. 49 PERFORMANS DEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME PERFORMANS Uygulama faaliyetinde yapmış olduğunuz çalışmayı kendiniz ya da bir arkadaşınızla değerlendirerek, eksik olduğunuz konuyu ve kazanımlarınızı belirleyiniz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır Fiber optik deney setinde gerekli bağlantıları yapabiliyor musunuz? Fiber optik kablo çeşidine göre karakteristiklerini çıkarmayı yapabiliyor musunuz? Ölçülen değerleri kâğıt üzerine aktararak sinyal grafiğini çıkarmayı yapabiliyor musunuz? DEĞERLENDİRME Öğrenme faaliyetlerindeki eksikliklerinizi faaliyete tekrar dönerek, araştırarak ya da öğretmeninizden yardım alarak tamamlayabilirsiniz. Hepsine doğru cevap verdiyseniz modül değerlendirmesi için öğretmeninize başvurabilirsiniz. 50 MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME Modül sonunda öğretmeniniz size, uygulama faaliyetleri sonunda verilen ölçme araçlarına benzer çeşitli ölçme araçları uygulayacaktır. Bu ölçme araçları ile, sizin modül sonunda kazanacağınız bilgi, beceri, tavır-tutum ve davranışlarınız ölçülecektir. Uygulama faaliyetlerinde verilen iletişim teknikleri konularına ilişkin çok sayıda uygulama yapmanız yararınıza olacaktır. Yapacağınız uygulamalar sonrasında aşağıdaki değerlendirme tablosunu kullanarak kendinizi değerlendirebilirsiniz. Bu değerlendirme sonucunda hatalarınız veya eksiklikleriniz varsa ilgili konuyu tekrar gözden geçiriniz. Çeşitli kaynaklardan araştırma yaparak ve arkadaşlarınızla bilgi alışverişinde bulunarak eksikliklerinizi giderebilirsiniz. 51 PERFORMANS TESTİ (YETERLİK ÖLÇME) İletişim Teknikleri modülü, faaliyetleri ve araştırma çalışmaları sonunda kazandığınız bilgi ve becerilerin ölçülmesi ve değerlendirilmesi için kendinizi değerlendirme ölçeğine göre değerlendiriniz. Bu değerlendirme sonucuna göre bir sonraki modüle geçebilirsiniz. Modül ile kazandığınız yeterliği aşağıdaki kriterlere göre ölçünüz. İyi Çok iyi 0 Orta GÖZLENECEK DAVRANIŞLAR Zayıf Gözlen medi Değer Ölçeği 1 2 3 4 Öğrenme Faaliyeti 1 Veri iletişim tekniğine göre modem seçimini yapmak. Modemin bilgisayar ile bağlantısını yapmak. Modemin kurulumunu gerçekleştirmek. Veri iletişim gerçekleştirmek. tekniğine göre iletişimi Öğrenme Faaliyeti 2 Fiber optik deney setinde gerekli bağlantıları yapmak. Fiber optik kablo karakteristiklerini çıkarmak. çeşidine göre Ölçülen değerleri kâğıt üzerine aktararak sinyal grafiğini çıkarmak. TOPLAM PUAN DEĞERLENDİRME Yapılan değerlendirme sonunda hayır cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız modülü tekrar ediniz. Bütün cevaplarınız evet ise modülü tamamladınız, tebrik ederiz. Öğretmeniniz size çeşitli ölçme araçları uygulayacaktır. Öğretmeninizle iletişime geçiniz. 52 CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ-1 CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D C C D A C A C B D ÖĞRENME FAALİYETİ-2 CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A C A D C A D A A B 53 KAYNAKLAR KAYNAKLAR Ø KILIÇ Ömer Faruk ,Fırat Üniversitesi , Teknik Eğitim Fakültesi, Elektrik Bölümü, Eğitim Ders Notları, ELAZIĞ/TÜRKİYE. Ø www.dslturk.com Ø www.teknosa.com.tr/Cultures/trØ www.fiberturk.com/docall.php#lh4 Ø www.ttistanadolu.telekom.gov.tr Ø Wayne Tomasi M.E.B.Yayın evi ANKARA- 1994. Ø www.sevketkeser.net/docs/alldoc/GSMHucreselTelefonSistemleri.pdf 54