Telsiz Yerel Döngü (14.04.14)

Güncellenme Tarihi: 22.03.2014
5. TELS Z YEREL DÖNGÜ (WIRELESS LOCAL LOOP – WLL)
Kullanıcıların ileti im hizmetlerine eri imlerini sa lamak amacıyla, telli ba lantılar yerine sabit
telsiz ba lantı kurmak için kurulan telsiz haberle me ortamına telsiz yerel döngü (Wireless Local
Loop) ya da sabit telsiz eri imi (fixed wireless acces) denir ( ekil 5.1); standartları IEEE 802.16
(Fixed Broadband Wireless Standard)’da tanımlanmaktadır.
WLL sistemleri genellikle milimetre dalga adı verilen 10 GHz - 300GHz bölgesindeki frekansları
kullanırlar.
Baz istasyonu
Sabit telsiz
ba döngü
lantılar düzenle imi
ekil 5.1
Telsiz yerel
anteni
Telli ba lantı
Konut
yeri
Santral
Devlet
kurumu
ekil 5.1 Telsiz yerel döngü düzenle imi (Wireless Local Loop Configuration)
5.1 Sistemin Kurulumu Konusunda Telsiz Yerel Döngünün Telli Ba lantıya Göre Üstünlükleri
1) Maliyet (cost): Kablo dö eme maliyeti olmadı ı için WLL’in maliyeti telli sisteme göre daha
dü üktür.
2) Kurulum süresi (installation time): Kablo dö eme i lemleri olmadı ı için WLL’in kurulum
süresi yeni bir telli sistemin kurulum süresine göre çok daha kısadır.
3) Seçici kurulum (selective installation): WLL’de, abone olmak isteyenler için gerekli radyo
sistemleri hemen kurulabilir. Kablolu sistemde, abone olmak isteyenler için aynı bölgede
yapılabilecek abonelik müracaatı tahminlerine göre kablo dö enir.
5.2 Milimetre dalgaboyu ileti imin avantajları:
1) 25 GHz’in üzerindeki frekanslarda kullanımda olmayan geni frekans bantları vardır.
2) Bu frekanslarda, yüksek hızlarda veri iletimi sa layabilen geni bantlı kanallar kullanılabilir.
3) Küçük boyutlu alıcı-verici antenler ve uyarlamalı anten dizileri kullanılabilir.
5.3 Milimetre dalgaboyu ileti imin dezavantajları:
1) Serbest uzay kaybı frekansın karesiyle artar.
2) 10 GHz’in üzerindeki frekanslarda, ya mur kayıpları ve atmosfer gazlarının so urma kayıpları
artar.
3) Çokyolluluk (multipath) kayıpları artabilir.
1/3
Güncellenme Tarihi: 22.03.2014
Bu olumsuz yayılma ko ullarında, WLL sistemleri birkaç km yarıçapındaki hücreler hizmet
verebilirler. Ayrıca, ortamın nemi, ya ı la ve görü hattı üzerindeki ya da yakınındaki engeller,
a açlar ve bitkiler WLL sistemine eri im mesafesini olumsuz etkiler.
5.4 Fresnel Bölgesi (Fresnel Zone)
Milimetre dalgaboylarında etkili bir ileti im yapılabilmesi için, verici ile alıcı arasında engeller
bulunmayan bir görü hattı olması gerekir. Bu da, verici ile alıcı arasındaki görü hattı çizgisinin
etrafında ne kadar büyüklükte bir bölgenin engellerden arındırılmı olası gerekti i sorusunu akla
getirir. Bu sorunun cevabı, birinci Fresnel bölgesi (first Fresnel zone) tanımında yararlanmaktadır.
Fresnel bölgesi tanımı, yayılan bir elektromanyetik dalganın yolu üzerindeki küçük bir bo lu un
ikinci bir dalgacı ın kayna ı olarak davrandı ı ve yayılan dalganın bu dalgacıkların süperpozisyonu
(toplamı) olarak dü ünüldü ü teoreme dayanmaktadır. Bu teoreme dayanarak, görü hattı üzerindeki
nesnelerin ileti im üzerinde olumsuz etkilerinin oldu u gösterilmi tir. Bu olumsuz etkilerin en
önemlileri birinci Fresnel bölgesi içinde kalanlarıdır.
Alıcı ile verici arasındaki görü hattı do rusu üzerinde, vericiden S metre ve alıcıdan D metre uzakta
bulunan bir noktadaki (verici ve alıcı arasındaki toplam uzaklık S + D metre) birinci Fresnel bölgesi
ekil 5.2’de gösterilmi tir.
R
Verici
Alıcı
S
D
ekil 5.2 Birinci Fresnel bölgesi
Birinci Fresnel bölgesinin yarıçapı (R) E itlik (5.1)’de verilmi tir.
R=
λ SD
S+D
(5.1)
Burada, dalgaboyu ( ) ile S ve D mesafeleri metre türünden alındı ında R’de metre türünden elde edilir.
Deneysel sonuçlara göre u yorum yapılabilir: Görü hattı do rusunun herhangi bir noktasındaki
Birinci Fresnel bölgesinin yarıçapı (R)’nin 0.6 ile çarpımına e it yarıçaplı daire içinde herhangi bir
engel yoksa, alıcı ile verici arasında engellerden kaynaklanan zayıflama ihmal edilebilir. Verici ile
alıcı arasındaki en önemli engel yeryüzüdür (ground). Bu nedenle, verici ve alıcı anten yükseklikleri,
görü hattı do rusunun hiçbir noktasında yeryüzü engellerinin yarıçapı 0,6R olan dairenin içine
girmeyecek ekilde seçilmelidir.
Örnek 5.1: Birinci Frensel Bölgesi Yarıçapının Hesaplanması ve Yorumu
Görü hattı (line-of-sight) üzerinden 2 G Hz’de haberle me yapılan bir ileti im sisteminde, alıcıvericiler (transceiver) arasındaki uzaklık 30 km’dir.
a) Alıcı-vercilerin orta noktasındaki birinci Fresnel bölgesinin yarıçapı (radius of first Fresnel zone)
R’yi hesaplayınız [ R = λSD /(S + D) ; =c/f; c=3×108 m/sec].
b) (a)’da elde etti iniz sonucu yorumlayınız.
Çözüm
a) R =
λ SD
S+D
=
(0,15)(15 × 103 )(15 × 103 )
33,75 × 106
=
= 1125 = 33,5 m
15 × 103 + 15 × 103
30 × 103
b) Görü hattı ileti iminde (line-of-sight communication), görü hattı üzerinde alıcı ile verici
arasında herhangi bir noktada, birinci Fresnel bölgesinin yarıçapının 0,6 ile çarpımına e it
(0,6×R) yarıçapındaki daire içinde bir engel yoksa engellerden kaynaklanan zayıflamayı yok
sayabiliriz.
2/3
Güncellenme Tarihi: 22.03.2014
Örnek 5.2: Ya mur Kayıplarının Hesaplanması (Calculation of Rain Loss)
klim ku a ı K olan bir bölgede (bkz. Çizelge 5.1), 15 km’lik görü hattı üzerinde çalı an bir
mikrodaga ba lantısı (line-of-sight microwave link) kurulmak isteniyor. Çalı ma frekansının 28 GHz
olması, antenlerde yatay polarizasyon kullanılması ve mikrodalga ba lantısının zamanın %
99,9’unda kullanılabilir olması (availability) isteniyor. Ya mur kayıplarıyla ilgili a ve b
parametrelerinin frekansa göre de erleri Çizelge 5.2’de veriliyor. Bu ba lantı için öngörülen ya mur
kaybı kaç desibel (dB) olmalıdır? Hesaplayınız.
Yardımcı bilgi:
(1) Ya mur kaybı (rain attenuation): A=aRb dB/km.
(2) Outage Percentage of Time = 1 – (Availability Percentage of Time)
(3) Çizelge 2’den 28 GHz için a ve b parametrelerini elde etmek için do rusal arade erleme
(linear interpolation) yapılması gerekir.
Çizelge 5.1: klim ku aklarına göre ya mur yo unlu u
Ya mur Yo unluklarının
A ıldı ı Zaman yüzdeleri
(Outage Percentage of Time)
%1
% 0,3
% 0,1
% 0,01
A
0,1
0,8
2
8
Ya mur klim Ku aklarındaki Ya mur Yo unlukları
R (mm/h)
B
0,5
2,0
3
12
C
1
3
5
15
D
2,1
4,5
8
19
E
0,6
2,4
6
22
F
2
5
8
28
G
3
7
12
30
H
2
4
10
32
J
8
13
20
35
K
1,5
4,2
12
42
L
2
7
15
60
M
4
11
22
63
N
5
15
35
95
P
12
34
64
145
Q
24
49
72
115
Çizelge 5.2: Ya mur kayıplarıyla ilgili a ve b parametrelerinin frekansa göre de erleri
Frekans (GHz)
ah
av
bh
bv
1
10
20
30
40
50
0,0000387
0,0101
0,0751
0,187
0,350
0,536
0,0000352
0,00887
0,0691
0,167
0,310
0,479
0,912
1,276
1,099
1,021
0,939
0,873
0,880
1,264
1,065
1,000
0,929
0,868
Çözüm: klim ku a ı: K; d=15 km’lik mikrodaga ba lantısı; Kullanılanılık (availabilitiy)= zamanın
% 99,9’unda; f=28 GHz
Mikrodalga ba lantısının kullanılabilirli i: Availability = % 99,9 (yani, 0,999)
Mikrodalga ba lantısının kesilme olasılı ı: Outage = 1 – Availability = 1 – 0,999 = 0,001 = % 0,1
Çizelge 1’den, K iklim ku a ı ve outage için R = 12 mm/saat de eri elde edilir.
0,187
28 GHz
için
Çizelge 5.2’den, yatay polarizasyon için:
f=20 GHz için ah=0,0751 ve f=30 GHz için ah=0,187
de erlerini kullanarak ve do rusal arade erleme yaparak,
f=28 GHz için ah ekil 5.1’de gösterilen üçgenden
yararlanarak elde edilir.
ah = 0,0751 + (0,187-0,0751 )(8/10) = 0,16462
20 GHz
Çizelge 5.2’den, yatay polarizasyon için f=20 GHz
için bh=1,099 ve f=30 GHz için bh=1,021 de erlerini
kullanarak ve do rusal arade erleme yaparak, f=28
GHz için bh ekil 5.2’de gösterilen üçgenden
yararlanarak elde edilir.
28
ekil 5.1
20 GHz
2
bh = 1,099 – (1,099 – 1,021)(8/10) = 1,0366
Kilometre ba ına ya mur zayıflaması:
ekil 5.2
A = aRb = (0,16462)(12)1,0366 = 2,1635 dB/km
Toplam ya mur zayıflaması için (15 km için): At = 15 A = (15)(2,1635) = 32,45 dB
3/3
0,075
30 GHz
30 GHz
1,099
28 GHz
için
1,021

Download Report