Kablo yayın merkezleri, yer istasyonları ve teleportlarda bir tesisin başarılı çalışmasının omurgası, güvenilir sinyal iletimi. Uydu çanağında sinyal alımından işlemeye, tesis içinde dağıtıma ve son dağıtıma kadar her aşamada sinyal kalitesinin düzgün tasarlanıp yönetilmesi gerekiyor. En yüksek güvenilirlik ve hizmet kesintisizliği için yedekli çalışma önemli bir rol oynuyor.

Uydu sinyal alımı

Genelde uydu “çanağı” olarak anılan uydu yer istasyon antenleri, kablo yayın merkezlerinde ve diğer tesislerde televizyon yayın ağlarından uydu sinyallerini almak için kullanılıyor. Çapları frekans, uydunun konumu ve hizmet gereksinimlerine bağlı olarak 1 ile 30 metre arasında değişebiliyor.

Şekil 1. Raisting’deki anten saha yer istasyonu, Almanya. (Kaynak: WikiImages / pixabay.com

Uydu ve yer istasyonları arasında sinyaller uzaydan dünyaya farklı frekanslarda ve polarizasyonlarda iletiliyor. Yerel ve bölgesel ortamlara bağlı olarak televizyon sinyalleri genellikle Ku (10-18 GHz) veya C-band (3-6 GHz) ya da bunların kombinasyonlarında gönderiliyor. Dünya çapında gittikçe daha fazla sayıda sinyal Ka-band (20/30 Ghz) frekansında yayınlanıyor. Alınan elektromanyetik dalganın elektrik alanının yönü, polarizasyon olarak adlandırılıyor. Dikey ve düşey polarizasyonlar birbirlerine dik konumdalar. Ayrım, sinyalleri bir LNB (Low Noise Block Converter) çeviriciye aktaran bir anten beslemesiyle gerçekleştiriliyor.

LNB frekansı uydulardan alınan zayıf sinyalleri çevirip kapalı yapılara ve tipik olarak diğer elektronik ağ aygıtlarıyla birlikte kabinlerde yer alan kod çözme donanımlarına kablolarla dağıtım için yükseltiyor. 

Uzaydaki uydulardan alınan yüksek frekanslı giriş sinyalleri tipik olarak LNB tarafından L-band (950-2150 Mhz) veya genişletilen L-band (850-2450 MHz) frekans aralığına çevrilip, koaksiyel bakır kablo gibi kablolar yoluyla iletiliyor. Özel biçimli antenler, aynı anda birden fazla farklı uydu konumundan sinyal almak için birden fazla LNB monte etmeye izin veriyor. 

Doğrudan antenin üzerine veya gelen sinyal akış yoluna kurulan yıldırım koruma aygıtları, uydudan sinyal geliş zincirindeki cihazları aşırı gerilim zararından korumak için kullanılabiliyor.

Alıcı cihazına aktarım (tesisler arası bağlantı – inter facility link)

Bir sonraki adım, çevrilen sinyallerin LNB’den sinyalleri işleyen ve taban banda kodlarını çözen IRD (Integrated Receiver/Decoder) veya bütünleşik alıcı/kod çözücüye iletilmesi. Bu bağlantı bazen tesisler arası bağlantı veya IFL olarak da adlandırılıyor. LNB’den koaksiyel kablo yoluyla elektriksel iletim, özelikle uzun iletim yollarında zayıflama kayıplarına neden oluyor. Kayıpları telafi etmek için iletim yolunun başlangıcında yükselteçler yaygın olarak kullanılıyor. Aksi halde sinyal düzeyi ve sinyal/gürültü oranı (SNR) yeterli sinyal kalitesi için aşırı düşük olabiliyor.

LNB’den IRD’ye iletim yolları 100 metreden kısa olan antenler ve sistemler için koaksiyel kablo üzerinden iletim en az kayıplara neden oluyor ve maliyet nedenleriyle genellikle kabul ediliyor. Koaksiyel üzerinde daha büyük hat kayıplarının olduğu geniş kablo mesafeleri veya çok antenli sistemler için fiber üzerinden RF iletimi önemli avantajlar sağlıyor ve tercih edilmeli. Ayrıca çok yüksek sinyal kalitesi gerekiyorsa koaksiyel IFL bağlantıları mantıklı bir seçenek olmayabilir.

Genel olarak fiber optik iletimin avantajları şunlar:

• Çok daha yüksek bant genişliği kapasitesi
• Çok daha uzun mesafeler üzerinde sıfıra yakın kayıp ve çok düşük gürültü
• Bakır koaksiyel kablodan farklı olarak fiberin, enerji sistemleri, ısıtma, havalandırma, TV ve radyo istasyonu sinyalleri, radarın neden olduğu elektro manyetik girişime (EMI) çok dayanıklı olması
• Düşük yangın riski ve yıldırım tehlikesi; kesildiğinde kıvılcım oluşmaması; elektriği iletmemesi
• Güvenlik; fiber optik kablodan gizlice bilgi sızdırmanın bakırdan çok daha zor olması

Bir LNB çıkış sinyalinin optik fiber üzerine çevrilmesi genellikle antene yakın bir anten merkezinde, açık havadaki bir aygıt kabininde yer alan özel amaçlı aygıtlar tarafından gerçekleştiriliyor. Tipik olarak RF donanım sağlayıcı DEV Systemtechnik’in DEV 7152 açık hava kasaları gibi aygıtlar kullanılıyor (Şekil 2). Doğrudan uydu çanağının kulesine takılan aygıtlar da kullanılıyor. Bu aygıtlar elektrik-optik çevrimin yanı sıra IRD alıcıya bağlantı için yedeklik özelikleri de sağlıyorlar. Uydudan inen sinyalin daha ileriye iletimi için önemli değişkenleri ayarlamak için de yararlanılabiliyorlar. 

Şekil 2. Optribution fiber üzerinden RF açık hava donanımı DEV 7152 (Kaynak: DEV Systemtechnik)

Yedekli iletim ve antenler

İletim zincirinin bir kısmında arıza olduğunda bile kesintisiz sinyali garantilemek için, sinyal yolları yedekli olarak tasarlanıyor. Sinyal hattının bir kısmı kesilirse bir yedek hat buradaki sinyal iletimini üstleniyor. Her iletim kısmı için bir yedekleme oluşturulması (1+1 yedekleme), maliyetleri arttırır. Yedek donanım sadece ana bir sinyal yolunun arızalanması gibi nadir durumlarda gerektiği için, N+1 yedekleme oluşturmak daha verimli bir çözüm. N+1 yedeklemede iletim hattının her iki tarafındaki akıllı anahtarlama aygıtları sayesinde “N” sayıda ana aygıt aynı (1) yedek aygıtı paylaşabiliyorlar. 

Şekil 3. Elektrik-optik çevrimi için aygıtlar içeren kabin (Kaynak: DEV Systemtechnik)

Hat kesilmelerine karşı koruma yaklaşımı sadece iletim hatlarına uygulanmıyor. Anten sahaları da arızaya karşı korunabiliyor. Tesisteki 1 ila N sayıdaki yönlendirilemez sabit antenin arızasını düzeltmek için motorlu bir yönlendirilebilir yedek anten kurulabiliyor. Anten denetim biriminden (ACU) yönetilen bu yedek anten, tek veya birçok sabit konumlu anteni onarmak için farklı uydu konumlarına yöneltilebiliyor. Bu anten arızası yedekleme onarımı, bir anten kabinindeki yedekleme anahtarı (redundancy switch) kullanılarak da gerçekleştirilebiliyor. Anahtarı optik fiber iletim bağlantısının ardına kurmak da mümkün. 

Yedekleme anahtarı sabit antenlerden birinden bir sinyal sorunu tespit ederse, ACU motorlu yönlendirilebilir yedek anteni sorunlu antenin konumuna yöneltiyor. Yedek anten doğru uyduya yöneltilince arızalı antenin yerine sinyali alıp düzeltebiliyor. Böylece sinyal kesintisi en aza indiriliyor.

Geçişleri otomatik gerçekleştirebilen bir yönetim sistemi olmayan veya bu bütünleşmeyi gerçekleştirmek istemeyen işletmeciler için DEV Systemtechnik’in özel bir çözümü var: DEV 1993 anten yedekleme anahtarı bağlı olan antenlerin sinyallerini izleyip geçişler yapıyor, ve bir çanağın arızası durumunda ACU’nun denetimini eksiksiz üstleniyor. Sonuç olarak harici bir yönetim sistemi gerekmeden anten yedeklemesi için kapalı bir otomatik sistem oluşturuyor.

Mekan çeşitlemesi

Arızalar sadece teknik kusurlardan kaynaklanmıyor. Sert hava koşulları yağmur ve atmosferdeki nemin uydu sinyallerini zayıflatması nedeniyle tüm anten sahalarını etkileyebiliyor, özellikle yüksek uydu frekanslarını (Ku-band, Ka-Band) daha çok zayıflatıyor. Bununla birlikte hizmet kesilmesine neden olan hava koşulları bakımdan olarak yerel olduğu için, hizmette kalma süresini en yükseğe çıkarmak ve hava koşullarının etkilerini en aza indirmek için mekan çeşitlemesi (site diversity) adlı bir yaklaşım uygulanabiliyor. Bu yaklaşımla tipik olarak 50 ila 150 kilometre uzaklıktaki başka bir yere yedek bir downlink anten tesisi kuruluyor. İki merkezi birbirine bağlamak için fiber üzerinden RF (RFoF) kullanılıyor.

Şekil 4. Anten yedekleme anahtarı DEV 1993 (Kaynak: DEV Systemtechnik)

Fiber bağlantı için fiber optik telekomünikasyon hizmeti satın almak yüksek maliyetli olduğu için yedek anten merkezinden sinyalleri bant genişliğini verimli kullanarak birleştirmek ve ana tesise taşımak için CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) ve DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) gibi yöntemler kullanılıyor. CWDM veya DWDM ile farklı dalga boyları kullanılarak tek bir fiber üzerinden 16 ila 80 farklı sinyal iletilebiliyor. Fiber üzerinden RF alım noktasında bir ayırıcı (demux) çoğullanmış sinyali ayrı kanallara ve yollara bölüyor. Anten kaynakları arasında geçiş, bir 1+1 yedekleme anahtarı tarafından yönetilebiliyor. 

Tesis içi dağıtım

Tesis içerisinde ve tesisler arasında fiber üzerinden RF sinyalleri dağıtmak, ayırmak, taşımak ve anahtarlamak için, uygulamaya ve işletmecinin tercihlerine bağlı olarak farklı yaklaşımlar benimsenebiliyor. Klasik yöntem, kablolu dağıtım; gelen RF sinyalleri bir bölücü üzerindeki elektrik-optik çeviriciye aktarılıyor. Bölmek sinyal gücünü azalttığı için burada en çok bütünleşik yükselteçler kullanılıyor. Örneğin bir 1:2 bölücüde sinyal seviyesi 3-4 dB azalıyor. 1:128 bölme işlemi, yaklaşık 26 dB zayıflamaya neden oluyor. Bölmeden kaynaklanan bu önemli kayıp, çeşitli hat kayıplarının yanı sıra hesaba katılmalıdır.

RF sinyal dağıtımı, anahtarlama ve yükseltme işlevleri için donanım sağlayan DEV Systemtechnik, tek bir kasada üstün çözümler sunuyor. Bu ürünler farklı boyutlarda ve farklı bütünleşme düzeylerinde satın alınabiliyor. Sinyal çevrimi ile sinyal dağıtımını aynı aygıtta birleştirmek, klasik çözümlere kıyasla önemli yer ve enerji tüketim tasarrufu sağlıyor. 

Şekil 5. Eksiksiz bir sinyal yolunun genel görünümü (Kaynak: DEV Systemtechnik)

Matris anahtarlama: İşletme verimliliği, denetimi ve yedekleme

Bir tesiste kablolamadan çok daha esnek bir seçenek, matris anahtar kullanmak. Bu sayede bir giriş kaynağı isteyen sayıda çıkışa, ya da tam tersi geçiş yapmak mümkün. Bir RF matris anahtar sayesinde artık sinyal yollarını değiştirmek için kabloları veya bağlantı panolarını manuel olarak yeniden düzenlemek gerekmiyor. Yedeklemeler, optik-elektrik çevrim ve yükseltme tamamen bir matris anahtar tarafından yürütülebiliyor. Aygıt uzaktan bir web tarayıcı yoluyla ya da mevcut bir yönetim sistemiyle denetlenebiliyor. DEV Systemtechnik ürün portföyü, 8 giriş ve çıkışlı küçük bot RF matris anahtarlardan, gruplandırılarak 2048x2048 giriş ve çıkış elde edilebilen 64x64 matrise kadar değişiyor. 

Bir tesis içerisindeki RF sinyal yönlendirme gereksinimleri, uygulamaya bağlı olarak değişiyor. Program alımı için gelen uydu ve/veya fiber RF sinyalleri görüntünün kodunu çözmek için IRD’lere (bütünleşik alıcı kod çözücü) iletiliyor ve kablo veya IPTV sistem çoğullamaya aktarılıyor. Bir IRD arızalanırsa veya sorun yaratırsa, matris anahtar bir yedek IRD’yi beslemek için ya da sorunlu bir sinyali çoğaltıp test cihazına yönlendirmek için kullanılabiliyor. 

Giden iletim tarafında matris anahtarlar daha ileri yönde, örneğin bir HFC (fiber/koaksiyel karma) kablo ağına veya set üstü alıcılara dağıtmak için IPTV kodlama ve çoğullama sistemlerine dağıtım için IRD’den sinyalleri yönlendirmek için de kullanılabiliyor. 

Kaynak / DEV Systemtechnik