Uydu Ağı Nedir?

Uydu ağı, bir alıcı verici cihaz tarafından çalışabilirliği kontrol edilen yer bazlı bir istasyondan ve sistem uydusu üzerinden iletişim trafiğinin iletilmesi ve alınması için kullanıcılara kolaylıklar sağlayan yer istasyonları ağından oluşur.

Uydu Ağı Nedir?

Uydu Ağı (Satellite Network) Nedir?

Uydu, uzayda bulunan, Dünya’da üretilen sinyalleri alan ve sinyalin geldiği aynı noktaya ya da farklı bir noktaya geri gönderen bir radyoelektrik tekrarlayıcıdır.

Uydu ağları, veri iletimini GigaHertz düzeyinde yüksek hızlarda yapmaktadır, maliyetleri yüksektir ve genellikle büyük şirketler veya kurumlar tarafından kullanılır. Birçok farklı noktada şubesi bulunan bir şirket için mesafe ve zaman tasarrufu sağlar.

Bileşenleri

   Transponderler

Transponder cihazları, alım ve gönderim işlevini yerine getiren bir cihazdır ve aldığı sinyalleri zemine yeniden iletmeden önce güçlendirir ve paraziti önlemek için frekansı değiştirir.

   Dünya İstasyonları

Ground (Yer) istasyonları, uydudan gelen alımı kontrol eder ve terminaller arasındaki ara bağlantıyı düzenler. Ayrıca, çıkış kanallarını yönetir, verileri kodlar ve aktarım hızını kontrol eder. Alıcı istasyon, anten ve yayın istasyonu olmak üzere üçe ayrılır.

1. Alıcı İstasyon

Alıcı istasyon, verici istasyonda üretilen tüm bilgileri alır ve uyduya iletir.

2. Anten

Anten sistemi, uydudan gelen sinyali yakaladıktan sonra besleyicinin bulunduğu bir odak noktasına iletir. Kaliteli bir anten ile parazit ve gürültü son seviyeye kadar indirilebilir. Antenler, alıcı ve verici cihazları ile yapılandırılır.

Antenlerin sinyal modelleri yapılandırılarak, küresel kapsama alanı yalnızca bir ülkenin kapsama alanı için oluşturulabilir.

3. Yayın İstasyonu

Yayın istasyonu, verici ve yayın anteninden oluşur ve yaydığı güç yüksek olduğundan sinyali iyi ve sağlıklı iletir. İletilen sinyal alıcı anten tarafından alınır ve bilgiyi uygun modülasyon ve taşıyıcıyla uyduya gönderir.

Fiziksel iletim ortamında temelde hava olmak üzere kılavuzsuz ortam kullanılır. Mikrodalga sinyalleri uydu iletimi için kullanılır, tek yönlüdür ve yağmurun oluşturduğu sinyal zayıflamasına karşı tutarlıdır. Ayrıca, 100 MHz ile 10 GHz arasında düşük veya yüksek frekanslı olabilir.

Uydu yayınlarının bus (veri yolu) ve payload (yük) olmak üzere sınıflandırılır. Veri yolu, yük operasyonunu destekleyen kontrol mekanizmalarını içerir. Yük ise sistem üzerinden taşınacak kullanıcı bilgisini içerir.

Uydu televizyonu çalışma yapısında doğrudan sinyal gönderilir ve bu durumda hizmet tek yönlüdür. Bu nedenle normalde programları uyduya yayınlayan tek bir verici istasyon ve yalnızca uydudan gelen sinyalleri alan birkaç alıcı yer istasyonu gerekli olabilir.

Yer istasyonlarının iletim ve alım yaptığı yerde çift yönlü başka hizmet türleri de oluşturulabilir. Uydu hizmetlerinde birden çok kullanıcıya hizmet verilebilmesi için küçük antenler ve düşük güçlü vericileri kullanılabilir.

Rise Modeli

Bir uydu sisteminin rise modelindeki ana bileşeni, yer istasyonu vericisidir. Tipik bir verici, bir IF modülatörü, bir IF-RF mikrodalga dönüştürücü, bir yüksek güç amplifikatörü ve çıkış spektrumunu sınırlayan bazı bant araçlarından oluşur.

IF modülatörü, giriş temel bant sinyallerini FM’de, PSK’da veya QAM’de modüle edilmiş bir ara frekansa dönüştürür ve dönüştürücü IF’yi uygun bir RF taşıyıcı frekansına dönüştürür. HPA ise sinyali uydu transponderine yaymak için yeterli giriş hassasiyeti ve çıkış gücü sağlar.

Transponder

Transponder, bir giriş bandı sınırlama cihazından (BPF), bir düşük gürültü giriş amplifikatöründen (LNA), bir frekans çeviriciden, bir düşük seviyeli güç amplifikatöründen ve bir çıkış bant geçiş filtresinden oluşan bir cihazdır.

Transponder, RF’den RF’ye tekrarlayıcı görevi yaptığından diğer transponder konfigürasyonları, mikrodalga tekrarlayıcılarda kullanılanlara benzer şekilde IF ve temel bant tekrarlayıcıları olarak işlev görürler.

BPF girişi, LNA’nın girişine uygulanan toplam gürültüyü sınırlar ve temelde bir tünel diyottur. LNA’nın çıkışı, bir frekans çeviricisini, bir yer değiştirme osilatörünü ve yüksek bantlı yükselme frekansını düşük bantlı bir düşüş frekansına dönüştürmekten sorumlu olan bir BPF cihazını besler.

Genellikle TWT (Traveling Wave Tube/Hareketli Dalga Tüpü) olan düşük seviyeli güç amplifikatörü, yer istasyonu alıcılarına giderek daha fazla iletim için RF sinyalini yükseltir. TWT’lerden daha iyi bir tutarlı seviye elde etmeye izin veren SSP (Solid-State Amplifier/Katı Hal Amplifikatörü) de kullanılabilir. Ayrıca, SSP cihazlarının üretebileceği güç maksimum 50 Watt’tır, TWT’ler ise 200 Watt’tır.

Drop Modeli

Bir yer istasyonu alıcısı, bir giriş BPF, bir LNA ve bir RF’den IF’ye dönüştürücü cihazına sahiptir ve BPF, giriş gürültüsünün gücünü LNA’ya sınırlayarak çalışır.

LNA, tünel diyot amplifikatörü veya parametrik amplifikatör hassas, düşük gürültülü cihazlardır. RF’den IF’ye dönüştürücü, RF sinyalini bir IF frekansına dönüştüren bir kombinasyon karıştırıcı filtre görevi yapar.

Yörünge Uyduları

Yörünge uyduları, düşük rakımlı eliptik veya dairesel bir modelde Dünya çevresinde dönerler. Uydu, Dünya’nın dönüşüyle ​​aynı yönde ve daha yüksek bir açısal hızda döndüğünde buna prograd yörünge denir. Uydu, Dünya’nın dönüşünün tersi yönünde veya aynı yönünde ve daha düşük bir açısal hızda döndüğünde ise buna retrograd yörünge denir.

Bu sayede, senkron olmayan uydular sürekli olarak uzaklaşır ve Dünya’daki herhangi bir noktaya göre sabit kalmadan devam ederler. Ayrıca, yörünge başına 15 dakika gibi kısa bir sürede dönüşü tamamlarlar.

Yörüngesel uyduların bir dezavantajı, yer istasyonlarındaki yapılandırma zorluğu ve pahalı ekipmana ihtiyaç duymasıdır. Her yer istasyonu, her yörüngede bulunan uyduları bulur ve ardından antenlerini uyduya bağlar. Bu uyduların en büyük avantajı ise uyduları kendi yörüngelerinde tutmak için itici motorlara ihtiyaç duymamasıdır.

Yörüngesel uyduların diğer bir özelliği de apogee ve perigee’dir. Apogee, yörünge uydusunun ulaştığı Dünya’dan en uzak mesafedir. Perigee ise aksi yönde minimum mesafeyi ifade eder. Yan çizgi, Dünya’nın merkezinde perigee ile apojeyi birleştiren çizgisi olarak kabul edilir.

Geostationary/Sabit Duran Uydular

Sabit veya yer eşzamanlı uydular, Dünya’nınkine eşit bir açısal hız ile dairesel bir düzende dönen uydulardır ve Dünya’daki belirli bir noktaya göre sabit bir konumda kalırlar.

Bu uyduların ana avantajı, Dünya üzerindeki tüm istasyonlar için zamanın %100’ünde erişilebilir olmalarıdır. Bir uydunun gölgesi, görünür bir yolu olan ve uydu antenlerinin ışıma düzeni içinde olan tüm istasyonları içerir.

Ana dezavantajı ise bir yörüngede sabit tutmak için karmaşık ve ağır tahrik cihazlarına ihtiyaç duymalarıdır. Bir yer eşzamanlı uydunun yörünge süresi, Dünya ile aynı 24 saattir ve sabit yörüngenin tipik parametreleri ise yörüngedir.

Uydunun yüksekliği veya hızı gibi sabit yörüngenin bazı tipik parametrelerini temel Fizik kanunları ile hesaplanabilir. Jeostatik bir uydunun Dünya’nınkine eşit bir dönme süresi olduğu için dönme süresinin bilinmesi gerekir.

Bunun için Dünya’nın uzaktaki bir yıldıza göre ölçülen ve güneş gününden farklı olan veya güneşe göre ölçülen dönme zamanı olan yıldız günü dikkate alınarah hesaplama yapılabilir. Bu yıldızın hesaplamaları için kullanılan zaman dilimi 23 saat 56 dakika ve 4,1 saniyedir.

Kuvvet

Bir uydunun Dünya yörüngesinde dönerken alabileceği üç yol vardır.

  1. Ekvator Yörüngesi: Uydu, ekvatorun üzerindeki bir yörüngede döndüğünde, buna ekvator yörüngesi denir.
  2. Kutupsal Yörünge: Uydu, onu kuzey ve güney kutuplarının üzerindeki bir yörüngede döndüğünde, buna kutupsal yörünge denir.
  3. Eğilimli Yörünge: Uygu, diğer herhangi bir yörüngede döndüğünde ise buna eğimli yörünge denir.

Yükselen Düğüm

Yükselen bir düğüm, yörüngenin ekvator düzlemini güneyden kuzeye geçtiği bir noktayı ifade eder. İnen bir düğüm ise yörüngenin ekvator düzlemini kuzeyden güneye geçtiği bir noktayı ifade eder.

Dünyanın merkezinden geçen yükselen ve alçalan düğümleri birleştiren çizgi düğüm çizgisidir. Bir uydunun yörüngedeki geçişini ilk ölçüm için, bir gözlem noktası ve bir referans noktası belirlenmelidir. Bu nokta, bir yıldız veya Dünya’nın yüzeyindeki bir nokta veya ana gövdenin ağırlık merkezi olan Dünya’nın merkezi olabilir.

Boylam Çizgileri

Boylam çizgileri Kuzey’den Güney kutbuna uzanır. Greenwich şehrinden geçen meridyen, ana meridyen veya boylam sıfır derece olarak tanımlanmıştır. Toplamda, 18 tam daireye eşdeğer olan 360 çizgiye sahiptir.

Enlem çizgileri, 180 paralel ve yatay daireden oluşan en büyük dairedir ve Ekvator çizgisi üzerinde bulunan dairedir. Enlem ve Boylam koordinatlarının kesişimiyle, Dünya yüzeyinde bulunan bir nokta kolayca bulunabilir.

Bir uydunun uzayda konumu ele alındığında yükseklik ve Dünya’nın yüzeyi ile kesişen çizgi incelenebilir. Bir anteni bir yer istasyonundan bir uyduya yönlendirmek için, yükseklik açısının ve azimutun hesaplanması gerekir.

Yükseklik Açısı

Yükseklik açısı, bir yer istasyonu anteninden gönderilen bir dalganın hareket yönü ile uydu ile yer istasyonu anteninin açısı arasında oluşan açıdır. Açı küçükse, yayılan bir dalganın atmosferden geçmesi gereken mesafe o kadar büyük olur ve dalga emilir ve gürültü ile kirlenebilir.

Eğer yükseklik açısı çok küçükse ve dalganın atmosfer içindeki mesafesi çok uzunsa, iletim yetersiz olacaktır.

Azimut

Azimut, bir antenin yatay işaret açısıdır ve kuzey sıfır derece referans alınır ve saat yönünde doğuya doğru dönmeye devam edilerek 900 Azimut’a ulaşılabilir.

Güneye doğru 1800 Azimut’a, Batıya doğru 2700 değer elde edilir. Yükseklik açısı ve azimut, hem yer istasyonunun enlemine hem de yörüngedeki uydunun enlemine bağlı olarak değişebilir.

Sınıflandırmalar

İletişim uydu sistemleri için spinners and three-axis stabilizer olmak üzere iki ana sınıflandırma vardır. Spinner uyduları, dönüş sağlamak için dönen gövdelerinin açısal hareketini kullanır. Three-axis stabilizer uyduları, Dünya yüzeyine göre sabit kalır fakat alt sistem için dönüş stabilizasyonu sağlar.

Jeosenkron uydular, sabit bir yörüngede belirli bir alan içinde sınırlı bir alanı ve frekans spektrumunu paylaşır. Her bir iletişim uydusuna, ekvatorun yaklaşık 36.000 km yukarısındaki alana sabit bir boylam atanmıştır. Kullanılan konum, iletişim frekansı bandına bağlıdır.

Aynı frekansta çalışan uydular, birbirleriyle etkileşime girmemek için birbirlerinden yeterince uzakta olmalıdır. Belirli bir alana yerleştirilecek sistemlerin sayısında gerçekçi bir sınır vardır. Ayrıca iletişim için kullanılan en yaygın taşıyıcı frekanslar 6/4 ve 14/12 GHz bantlarıdır.

Taşıyıcının frekansı ne kadar yüksekse anten çapı o kadar küçük olur. Yerli uyduların çoğu 6/4 GHZ bandını kullanır, bu bant aynı zamanda karasal mikrodalga sistemleri için de yaygın olarak kullanılır.

Sonuç olarak, bir uydu ağı tasarlarken kurulu mikrodalga bağlantılarıyla etkileşimi önlemek için dikkatli olunmalıdır.

   İlgili Yazılar


BGAN (Broadband Global Area Network)
Yapısal Kablolama Nedir?
Ağ Topolojileri
CDMA Sistemi
GSM Sistemi

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

error: