Serbest Alan Optik Sistemler

Serbest alan optik sistemler, birbirini gören iki noktaya yerleştirilen cihazlar ile lazer ışınlarını kullanarak kablosuz veri haberleşmesi sağlar. Ancak fiber kablolama ile ulaşılabilen (gigabit mertebesinde) bant genişliklerine, kablosuz ulaşabilmenin tek yoludur. 1996 yılında ticari amaçla kullanılmak üzere piyasaya sürülen ‘Serbest Alan Optik Sistemler’ birçok telekomünikasyon ve bilişim kurumu tarafından kullanılmaya başlanmıştır. Ayrıca dünyada 7000'in üzerinde kurulum bulunmaktadır.

SAĞLADIĞI AVANTAJLAR

Bu sistemler kablolama (fiber, koaksiyel) ile ulaşılabilen bant genişliklerini sağlamak için gerek zaman gerekse maliyet açısından büyük avantajlar sağlamaktadırlar. Serbest alan optik sistemlerin kullanılması durumunda sağlayacağı diğer avantajları ise şu şekilde sıralayabiliriz;

a. Yüksek hızda veri haberleşmesi,

b. Bant genişliğinin normal kablolu bağlantıya göre fazla oluşu,

c. Veri alırken aynı zamanda gönderebilme kabiliyeti,

ç. Kısa mesafede kesintisiz haberleşme,

d. Radyo frekansı kullanılmayacağı için güvenlidir (sistem noktadan noktaya veri transferi yapacağından atmosferde yayılma özelliği de göstermeyecektir),

e. Yerel telekom alt yapısını kullanmaya ihtiyacın kalmaması,

f. Network ekipmanlarına direkt bağlanma,    

g. Olası bir taşınma durumunda rahatlıkla sökülüp yeni binalara monte edilebilmesi.

ÇALIŞMA MANTIĞI

Serbest alan optik sistemler,  frekans spektrumu içerisinde ışığı gönderen ve alan cihazlar arasında, görülemeyen ve aynı zamanda göze zarar vermeyen düşük enerjili kızıl ötesi ışık demeti yollamaktadır. Gönderilen ışık demeti diğer taraftan son derece hassas olan dedektörler tarafından karşılanmaktadır. Bu hassas dedektörler ise lensler vasıtasıyla gönderilen veriyi toplayacaktır.

Serbest alan optik sistemleri gelişmiş ülkelerde, optik kablo döşenmesinin çok güç ve maliyet artırıcı olarak öngörülen şehirlerde kullanım alanı bulmaktadır. Lazer ışığının modüle edilerek serbest ortamda (hava veya uzay boşluğu) alıcıya ulaştırılması prensibine dayanmaktadır. Sistemin çalışma prensibinin şematik anlatımı aşağıda gösterilmiştir.

Lazer kaynağından çıkan ışın modüle edilerek dağıtıcı ile atmosfere bırakılmakta ve bir lens sistemi yardımıyla algılayıcı üzerine düşürülmekte ve demodüle edilmektedir.

Serbest alan optik sistemlerin iletim hızları bağlamında benzerleriyle karşılaştırılması

Koaksiyel kablo ile iletim hızı	1,5 Mbps - 90 Mbps
Fiber optik kablo ile iletim hızı	45 Mbps - 1,7 Gbps
Serbest Alan Optik Sistemlerde iletim hızı	10 Mbps - 2,5 Gbps

Ticari olarak şu anda 10 Mbps'ten 2,5 Gbps'e kadar farklı kapasitelerde çalışılmasına olanak verilebilmektedir. Sistemin daha yüksek hızlara çıkartılabilmesi de yatırımla doğru orantılı olarak mümkün olabilmektedir.

DİKKAT ÇEKEN ÖZELLİKLERİ

Sistemin dikkat çeken özellikleri şu şekildedir;

a. Radyo frekansı kullanmamaktadır. 800-1550 nm dalga boyu ışığını kullanarak, yüksek bant genişliğinde lazer ışınları ile veri haberleşmesi sağlar,

b. Radyo frekansını kullanmadığı için ITU (International Telecom Union) standartlarında "Lisansa tabi değildir" olarak tanımlıdır. Bu yüzden bürokratik işlemlere tabii değildir,

c. OSI Modelinin birinci katmanında (fiziksel katman) çalıştığı için tamamen protokol bağımsızdır,

ç. Radyo frekansı kullanmak suretiyle çalışan diğer kablosuz teknolojilerin etkilendiği dış etkenlerden etkilenmez (Yağmur, kar, frekans kirliliği),

d.Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, E1/3, STM1, STM4 ve diğer protokollerin tamamını desteklemektedir.

BAĞLANTI ŞEKİLLERİNE ÖRNEKLER VE KULLANILACAK TOPOLOJİLER

Serbest alan optik sistemlerde; halka (ring), yıldız (star) ve çokgen (mesh) topolojileri kullanılmakta olup, aşağıdaki şemalarda bu bağlantı yapıları görülmektedir.

KULLANIM ALANLARI VE YAPILMIŞ UYGULAMALAR

Bu sistemler Dünya üzerinde; üniversite kampüsleri, gökdelenler arasında ve askeri alanlarda kullanılmaktadır. Sistemin örnek bir uygulaması Japonya ’nın Hamamatsu şehrinde okul binaları arasında yapılmıştır. Uygulamanın genel yapısı ve binalar arasındaki uzaklıklar aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Serbest alan optik sistem haberleşmesinin fiber optik kablo haberleşmesiyle karşılaştırıldığında aşağıdaki tabloda verilen özelliklerde üstünlük kurduğunu söyleyebiliriz;

Fiber Optik Kablo İle Haberleşme	Serbest Alan Optik Sistem Haberleşmesi
Maliyet yüksek	Maliyet düşük
Ekleme yapmak kolay değildir	Rahatlıkla ekleme yapılabilir
Ek bakım titizliği ister	Bakıma gerek duymaz
Yeraltı döşemesi ve kazı işleri gerektirir	Ekstra işgücüne gerek yoktur
Standartlaşma yoktur	Standartlaşma vardır
Telekom alt yapısı kullanılmak zorundadır	Telekom alt yapısını kullanmaya ihtiyaç yok
Lisans gerekir	Lisans gerektirmez

SONUÇ

Günümüzde en hızlı haberleşmenin fiber optik kablolar ile gerçekleştirildiği ve bu hızlara kablosuz olarak ulaşmanın tek yolu da şuan için sadece serbest alan optik sistemlerinin kullanılmasıyla mümkün olacağı görülmektedir. Bu sistemler ile mevcut haberleşme olanaklarına yeni bir alternatif oluşturulabilir fakat bazı dezavantajlarının olduğu da bir gerçektir. Uzun mesafeli haberleşmenin yapılamaması, haberleşmenin gerçekleştirileceği binalarda kurulan lazerlerin birbirini görmesi zorunluluğu ve alıcı – verici arasında kalıcı engellerin olması durumunda haberleşmenin yapılamaması gibi hususlar sistemin olumsuz yönleri olarak sıralanabilir.

Serbest alan optik sistemler, gelişmiş ülkelerde, optik kablo döşenmesinin çok güç ve maliyet artırıcı olacağı öngörülen şehirlerde kullanım alanı bulmaktadır. Kullanım amacına göre sistemin yarar sağlayacağı düşünüldüğünde de bu kriterler göz önünde bulundurulmalı ve daha çok kısa mesafede yüksek hızda haberleşmeyi sağlamak için kullanmalıyız.

KAYNAKLAR

H. Manor and S. Arnon, ‘’Performance of an optical Wireless communication system as a function of wavelength’’, Applied Optics. 36, 4285-4294 (2003).

Demir, M., Özek, F. and Efe, M. 2001. Gezgin terminaller arası çift yönlü serbest ortam optiksel iletişimde izleme parametreleri. 9. Sinyal İşleme ve Uygulamaları Kurultayı (SIU 2001).

http://www.lazersanelektronik.com/