Page 131 - bilgem-teknoloji-dergisi-6

Murat ÇEVEN, Hamza ÖZER Sayısal Telsiz Sistemleri İçin Ağ Geçidi Uygulaması

Faz-I telsizlerle 25 kHz’lik kanalda iki farklı görüşme TETRA sistemleri Zaman Çoğullamalı Çoklu Erişim TETRA sisteminde ses, 8 kbit/s ile örneklenir ve ACELP Önerilen ağ geçidi yapısı Şekil 6’da verilmektedir. Bu
yapılabileceği gibi, 6,25 kHz kullanan Faz-II telsizlerle bu (‘Time Division Multiple Access’, TDMA) kanal erişim tekniğini (‘Adaptive Code Excited Linear Prediction’, Doğrusal Hareketli yapıda APCO veya TETRA vericisi tarafından gönderilen RF
sayı dörde çıkmaktadır (Şekil 2). APCO P25 telsizler analog kullanmaktadır. Sistemde 25 kHz'lik kanal aralığını zaman Cebirsel Kod Tahmini) tekniğini kullanan ‘vocoder’ (voice yayını, önerilen Ağ geçidi yapısının RF Birimi ile
modda 25 kHz veya 12,5 kHz kanal aralıklarıyla paylaşımlı kullanan dört bağımsız zaman bölmesi (kullanıcı encoder/decoder - ses kodlayıcısı/kod çözücüsü) tarafından algılanmaktadır. Ağ Geçidi Kontrol Birimi’nde yazılım
çalışabilmelidir. Bu geriye uyumluluk P25 kullanıcılarının kanalı) bulunmaktadır (Şekil 4). Her bölme 14,167 ms sıkıştırılarak 4,567 kbit/s’lik veri akışı elde edilir. Elde edilen tabanlı bir tanıma algoritması ile yayın tipi (APCO P25 veya
eski analog sistemlerden sayısal sistemlere geçişini uzunluğundadır. Birinci bölmeyi kullanan kullanıcı 14,167 veri, iletim kanalının neden olacağı hatalara karşı iletimden TETRA) tanınmakta ve ilgili alıcıya iletilmektedir. İlgili alıcı
kolaylaştırmaktadır. ms iletim yaptıktan sonra durur ve sırayla diğer bölmelere önce kodlanmalıdır. TETRA sistemi farklı iletim oranlarında iletilen mesajı çözer ve diğer yapının vericisine iletir. Diğer
atanmış kullanıcılar 14,167 ms iletim yaparlar. Dördüncü
P25 sistemlerde haberleşme CAI üzerinden kodlanmış ve farklı hata koruma düzeylerinde ses iletimini, devre standardın vericisi, mesajı kendi standardına göre modüle
konuşmanın gönderilmesi ve alınması ile yapılmaktadır. Ses bölmedeki kullanıcı da iletimini tamamladıktan sonra tekrar anahtarlamalı ve paket anahtarlamalı veri iletimini eder ve Ağ geçidi üzerinden RF birime ileterek yeniden
mesajının yapısı Şekil 3’te verilmiştir. P25 standardı birinci bölmedeki kullanıcı iletim yapar. Dört bölmedeki desteklemektedir. TETRA sistemi sayısal modülasyon olarak gönderilmesini sağlar. Sistem bloklarının genel yapısı ve
konuşmayı kodlayıp sayısal bit akışı elde etmek için Gelişmiş kullanıcı toplamda 56,668 ms’lik bir çerçeve oluşturur. ise faz kaydırmalı anahtarlama tekniği olan π/4 Diferansiyel işlevi aşağıda verilmektedir.
Çok Bantlı Uyarma (‘Improved Multi-Band Excitation’, IMBE) Kanal yoğunluğunun fazla olduğu sistemlerde bu erişim Dörtlü Faz Kaydırmalı Anahtarlama (‘Differential Quadrature • Öncelikle RF Birim anten vasıtasıyla havadan yayını alır
ses kodlayıcısı kullanmaktadır. IMBE, sayısal bit akışını, her tekniği ile frekans spektrumu oldukça verimli Phase Shift Keying’, DQPSK) kullanmaktadır. Sembol hızı ve frekans düşürücüden geçirip analog formdan sayısal
biri 88 bit uzunluğunda olan (20 ms konuşma) ses kullanılmaktadır. (baud) 18 ksembol/s’dir. Her sembol 2 bit bilgi taşıdığı için forma çevirerek Ağ Geçidi Kontrol Birimi’ne (AGKB)
çerçevelerine (voice frames) parçalamaktadır. Ses toplam hız, brüt 36 kbit/s olur. iletir;
çerçevelerini korumak için hata düzeltme kodları kullanılır;
bunun sonunda 56 bit parite (artıklık) kontrol bilgisi eklenir. 4 AĞ GEÇİDİ UYGULAMASI • AGKB öncelikle, aldığı bu işaretin APCO P25 ya da
Böylece, ses çerçevesinin boyutu 144 bit olur. Ses çerçeveleri, Telsiz sistemlerinin birlikte çalışma ihtiyacı, aralarında TETRA olduğuna karar verir. Bunun için işaretin bant
her biri dokuz tane ses çerçevesinden oluşan iki farklı Türkiye’nin de üyesi bulunduğu Uluslararası genişliğine dayalı bir sınıflandırma yapar. TETRA 25 kHz
Mantıksal Bağlantı Veri Birimi (‘Logical Link Data Unit’, Telekomünikasyon Birliği (‘International Telecommunication bant genişliğine sahiptir. APCO P25 ise Faz-I için
LDU) ile gruplandırılır (LDU1 ve LDU2). Her bir LDU Union’, ITU) ve Avrupa Posta ve Telekomünikasyon İdareleri 12,5 kHz, Faz-II için ise 6,25 kHz bant genişliğine
180 ms uzunluğundadır ve ikisi bir araya gelerek 360 ms’lik Birliği (‘European Conference of Postal and Telecommunications sahiptir. Bant genişliği kestiriminde Welch yöntemi
Süper Çerçeve (Super Frame) oluşturur. Ses mesajı bir Başlık Administrations’, CEPT) tarafından da görülmüş ve 380–385/ kullanılarak işaretin güç spektral yoğunluğu (‘Power
Veri Birimi (‘Header Data Unit’, HDU) ile başlar. Bu birimde 390–395 MHz frekans bandının tüm üye ülkelerde kamu Spectral Density’, PSD) elde edilir [5]. PSD kestiriminde
mesajın şifrelenmesi ve bağlantı kontrolleri için ilklendirme güvenliği ve acil durum haberleşmesinde kullanılması kabul %50 örtüşme oranı için 1024 nokta FFT ve Hamming
işlemleri yapılmaktadır. HDU’dan sonra LDU’ların Şekil 4. TETRA sistemlerinde kullanılan TDMA erişim tekniği. edilmiştir. APCO P25 telsiz sistemi 136–174 MHz, 403–512 pencerelemesi kullanılır. PSD’de değeri belirli bir eşik
oluşturduğu süper çerçeveler mesajın sonuna kadar yollanır. MHz ve 800 MHz çevresi frekans aralıklarında düzeyinin üzerinde olan nokta sayısı işaretin bant
Mesajın sonunda Sonlandırıcı Veri Birimi (‘Terminator Data çalışmaktadır. Farklı üreticilerin daha özel frekans genişliği ile ilgilidir. Eşik düzeyi merkez etrafındaki 512
Unit’, TDU) gönderilmektedir. TETRA çerçeve yapısında her TDMA çerçevesi için 4 aralıklarını kapsayan ürünleri de mevcuttur. TETRA telsiz değerin en düşük 75'inin (%15) ortalaması olarak
zaman bölmesi bulunmaktadır. Her bölme 510 bit bilgi kestirilir. Daha sonra bu değerin üzerindeki nokta sayısı
taşımaktadır. 18 TDMA çerçevesi bir araya getirilerek Çoklu sistemi ise 380–400 MHz, 410–430 MHz ve 800 MHz çevresi hesaplanır, TETRA ve APCO P25 (Faz-I veya Faz-II) için
Süper Çerçeve 360 ms/3456 bit frekans aralıklarında çalışmaktadır. Aşağıda adımları verilen
Çerçeve (Multi-Frame) yapısını, altmış çoklu çerçeve bir araya atanan sayıyla kıyaslanarak gelen işaretin türüne karar
82,6 ms/ 180 ms/ 180 ms/ 15 (45) gelerek Hiper Çerçeve (Hyper-Frame) yapısını oluşturur ağ geçidi uygulamasında APCO P25 veya TETRA’yı kullanan verilir;
792 bit 1728 bit 1728 bit ms kurumların kamu güvenliği ve acil durumla ilgili bir durum
(Şekil 5). Çoklu çerçeve yapısında ses ve veri haberleşmesi
HDU LDU1 LDU2 TDU yapılan on yedi TDMA çerçevesinin trafik kontrol işaretleri için 380–385 veya 390–395 MHz frekans bandını kullandığı • TETRA veya APCO P25 (Faz-I veya Faz-II) olarak
on sekiz TDMA çerçevesinde toplanır ve böylece haberleşme varsayılmaktadır. sınıflandırılan işaret AGKB tarafından alt düzeyde koşan
uygun alıcı/verici birimine yollanır. Alıcı/verici birimi
Şekil 3. APCO P25 standardı ses çerçeve yapısı. bölmelerinde kesilme olmadan kontrol işlemleri bu çerçeve aldığı işaret üzerinde, standartla tanımlanan temel bant
üzerinden yürütülür.
işlemleri yaparak çerçevelere ayırır ve sonrasında bu
3 TETRA TELSİZ STANDARDI çerçeveleri de parçalayarak iletilen veri elde edilir;
TETRA, Avrupa Telekomünikasyon Standartları • Elde edilen veri alıcı/verici biriminden ötekine ağ geçidi
Enstitüsü (‘European Telecommunications Standards Institute’, uygulaması üzerinden iletilir. Bu veriyi alan diğer
ETSI) tarafından geliştirilmiş, açık mimarili sayısal trank alıcı/verici birimi standartla tanımlı uygun çerçeve
telsiz standardıdır. ETSI tarafından profesyonel telsiz yapısını oluşturur ve bunu AGKB’ye iletir;
kullanıcıları (Özel Gezgin Telsiz (‘Private Mobile Radio’, • AGKB gelen bu işareti sayısal formdan analog forma
PMR) ve Ortak Kullanımlı Gezgin Telsiz (‘Public Access Mobile çevirir ve uygun frekansa yükselterek anten vasıtasıyla
Radio’, PAMR)) için geliştirilmiş bir standart olan TETRA gönderir.
yaygın olarak, polis, itfaiye, ambulans ve sivil savunma gibi
kamu güvenliğinden sorumlu kurumlar ile, ticari olarak Böylece, bir standardın formunda iletilen veri diğer
lojistik ve güvenlik hizmet veren işletmeler tarafından forma dönüştürülmüş ve diğer form alıcılarının da veriyi
kullanılmaktadır [4]. Şekil 5. TETRA standardı çerçeve yapısı. algılayabilmesi sağlanmış olmaktadır. Uygulamada en kritik
Şekil 6. Ağ geçidi uygulamasının blok şeması. nokta yukarıda belirtilen işlevlerin hızlı bir biçimde

128 Sayı 06 Mayıs-Ağustos 2011 http://www.bilgem.tubitak.gov.tr/ 129
·