RADYO FREKANS SĠNYALLERĠNĠN FĠBER OPTĠK KABLOLARDAN

ĠLETĠMĠ

Nihal YILDIZ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

ELEKTRONĠK BĠLGĠSAYAR EĞĠTĠMĠ ANABĠLĠM DALI

GAZĠ ÜNĠVERSĠTESĠ

BĠLĠġĠM ENSTĠTÜSÜ

OCAK 2016

Nihal YILDIZ tarafından hazırlanan “ RADYO FREKANS SĠNYALLERĠNĠN FĠBER OPTĠK

KABLOLARDAN ĠLETĠMĠ ” adlı tez çalıĢması aĢağıdaki jüri tarafından OY BĠRLĠĞĠ / OY

ÇOKLUĞU ile Gazi Üniversitesi Elektronik - Bilgisayar Anabilim Dalında YÜKSEK LĠSANS

TEZĠ olarak kabul edilmiĢtir.

DanıĢman: Doç. Dr. Murat YÜCEL

Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Gazi Üniversitesi

Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum/onaylamıyorum…………………………..

BaĢkan: Prof. Dr. H. Haldun GÖKTAġ

Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum/onaylamıyorum…………………………..

Üye: Doç. Dr. Necmi ALTIN

Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Gazi Üniversitesi

Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum/onaylamıyorum…………………………..

Tez Savunma Tarihi: 11/01/2016

Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Yüksek Lisans Tezi olması için gerekli Ģartları yerine

getirdiğini onaylıyorum.

…………………….…….

Doç. Dr. Nurettin TOPALOĞLU

BiliĢim Enstitüsü Müdürü

ETĠK BEYAN

Gazi Üniversitesi BiliĢim Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu

tez çalıĢmasında;

Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar

çerçevesinde elde ettiğimi,

Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun

olarak sunduğumu,

Tez çalıĢmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak

gösterdiğimi,

Kullanılan verilerde herhangi bir değiĢiklik yapmadığımı,

Bu tezde sunduğum çalıĢmanın özgün olduğunu,

bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan

ederim.

Nihal YILDIZ

21.01.2016

iv

RADYO FREKANS SĠNYALLERĠNĠN FĠBER OPTĠK KABLOLARDAN ĠLETĠMĠ

(Yüksek Lisans Tezi)

Nihal YILDIZ

GAZĠ ÜNĠVERSĠTESĠ

BĠLĠġĠM ENSTĠTÜSÜ

Ocak 2016

ÖZET

Yeni nesil haberleĢme sistemlerinde fiber optik kablolar kullanılarak, yüksek veri hızlarına

ulaĢmak mümkün olmuĢtur. Ancak kablolama zorlukları ve maliyetleri azaltmak için

birbirine bağlı merkezi bir kontrol istasyonu ile fiber optik kablo üzerinden radyo

dalgalarının iletilebildiği Radio over fiber ( Rof ) teknolojisi kullanılmaktadır. Bu teknoloji

ile fiber optik kablo ile ulaĢılamayan yerlere radyo frekans (RF) dalgaları ile ulaĢılırken,

RF’in kullanıldığı yerlerde ise fiber optik kablo ile yüksek veri hızı ve band geniĢliği

götürülebilmektedir. Bu tez çalıĢmasında, çift yönlü Rof iletiĢim sisteminde, indirme ve

yükleme hatları için sistem parametreleri üzerindeki farklı RF alt taĢıyıcılarının etkisi

incelenmiĢtir. Bu amaçla, sistemde farklı fiber uzunluklarının, kanal sayılarının ve lazer

gücünün sistem çıkıĢına etkileri analiz edilmiĢtir. Son olarak, Rof sisteminin mesafesini

uzatmak ve uzun mesafeli hatlarda çıkıĢ verilerini iyileĢtirmek için erbiyum katkılı fiber

yükselteç (EKFY) kullanılmıĢtır. Tüm analizler Optisystem 12.0 optik ortam tasarım

yazılımı ile yapılmıĢtır. Pratik ortam koĢullarının da belirlenebildiği optik ortam tasarım

yazılımı yardımıyla, optimizasyon ve benzetim sonuçları değerlendirilmiĢtir. Sonuç olarak,

fiber uzunluğu yükseldikçe Rof sisteminin veri iletim performansının düĢtüğü görülürken,

bir veya iki EKFY kullanılarak Rof sisteminin iletim mesafesinin artırılabileceği

görülmüĢtür.

Bilim Kodu : 704.3.013

Anahtar Kelimeler : Radyo frekans, fiber optik, radyo over fiber, erbiyum katkılı fiber

yükselteç

Sayfa Adedi : 51

DanıĢman : Doç. Dr. Murat YÜCEL

v

THE TRANSMISSION OF RADIO FREQUENCY SIGNALS OVER OPTICAL FIBER

CABLE

(M. Sc. Thesis)

Nihal YILDIZ

GAZĠ UNIVERSITY

INFORMATICS INSTITUTE

January 2016

ABSTRACT

The new generation of communication systems using fiber-optic cables, have been able to

achieve high data rates. However, in order to reduce the difficulties of cabling and costs

cables, fiber optic cables connect to a central control stations are used which can be

transmitted by radio over fiber optic cable.This technology also called radio over fiber

(RoF). Due to this system, fiber optic technology reaches to areas previously

inaccessible.At these areas, radio frequency (RF) has been reached with waves, where RF

is used for high data rate and bandwidth with fiber optic cable can be taken.In this thesis

study, different parameters on the system for the installation of RF sub-carrier of download

and upload lines ing the two-way communication system Rof were investigated. For this

purpose, efects of different fiber lengths, number of channels and output laser power were

analyzed on the system. Finally, to extend the distance of Rof system and to improve

output data in long-distance lines, erbium doped fiber amplifier (EDFA) is used. All

analyzes were performed with optical media design software Optisyste 7.0. Practical

design software environments can also help to determine the optical media optimization

and simulation results are evaluated. Consequently, the fiber length increases on Rof

system was observed that drops of the data transmission performance. The transmission

distance could be effectively increase with one or two EDFA unit using on Rof system.

Science Code : 704.3.013

Keywords : Radio frequency, fiber optic, radio over fiber, erbium doped fiber

amplifier

Page Number : 51

Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Murat YÜCEL

vi

TEġEKKÜR

Tez çalıĢmam boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren, fikir ve

tecrübelerini benden esirgemeyen, bana güvenen Sayın Hocam Doç. Dr. Murat YÜCEL’e,

bilgisinden ve manevi desteğinden yararlandığım Sayın Hocam Doç. Dr. M. Rahmi

CANAL’a, beraber baĢladığımız üniversite yolculuğunda bir adım önde olmamı isteyen ve

ömrüme ortak olan hayat arkadaĢım canım eĢim Tevfik YILDIZ’a, beni bu yola sevkeden

maddi ve manevi desteğini esirgemeyen sevgili babam Hasan ÜNNÜ’ye, , hayatımdaki

baĢarılarımı borçlu olduğum, özlemini çektiğim canım annem Fatma ÜNNÜ’ye ve değerli

kardeĢlerim Serdar Kamil ÜNNÜ ve Ülkü ÜNNÜ’ye teĢekkürü borç bilirim.

vii

ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa

ÖZET .................................................................................................................................... iv

ABSTRACT ........................................................................................................................... v

TEġEKKÜR .......................................................................................................................... vi

ĠÇĠNDEKĠLER .................................................................................................................... vii

ÇĠZELGELERĠN LĠSTESĠ ................................................................................................... ix

ġEKĠLLERĠN LĠSTESĠ ......................................................................................................... x

1. GĠRĠġ............................................................................................................. 1

2. ROF TEKNOLOJĠSĠ VE TEMELLERĠ ....................................................... 7

2.1. Rof Teknolojisinin Faydaları .................................................................................... 10

2.1.1. DüĢük zayıflama kaybı ................................................................................... 10

2.1.2. Büyük bant geniĢliği ...................................................................................... 12

2.1.3. Radyo frekans giriĢimine karĢı bağıĢıklık ...................................................... 13

2.1.4. Kolay kurulum ve bakım ................................................................................ 13

2.1.5. DüĢük güç tüketimi ........................................................................................ 13

2.1.6. Çoklu operatör ve çoklu servis operasyonu ................................................... 13

2.1.7. Dinamik kaynak tahsisi .................................................................................. 14

2.2. Rof Teknolojisinde Sınırlamalar ............................................................................... 14

2.3. Yöntemler .................................................................................................................. 15

2.3.1. Alt taĢıyıcı çoğullama .................................................................................... 15

2.3.2. Dalgaboyu bölmeli çoğullama (DBÇ) ........................................................... 17

2.3.3. Optik frekans çoğullama kullanılması ........................................................... 18

3. ROF SĠSTEMĠNĠN BENZETĠMĠ ............................................................... 19

3.1. Klasik Rof Sistemi .................................................................................................... 20

3.1.1. Klasik Rof sistemi indirme hattı için farklı fiber boylarının sisteme etkisi ... 21

3.1.2. Klasik Rof sistemi yükleme hattı için farklı fiber boylarının sisteme etkisi .. 23

3.2. ĠyileĢtirilmiĢ Rof Sistem............................................................................................ 25

3.2.1. ĠyileĢtirilmiĢ Rof sistemi indirme ve yükleme hattı için farklı fiber boylarının

sisteme etkisi ................................................................................................ 27

3.2.2. ĠyileĢtirilmiĢ Rof sistemi indirme ve yükleme hattı için farklı kanal

sayılarının sisteme etkisi .............................................................................. 35

viii

Sayfa

3.2.3. ĠyileĢtirilmiĢ Rof sistemi indirme ve yükleme hattı için farklı lazer güçlerinin

sisteme etkisi ................................................................................................ 39

4. SONUÇ VE ÖNERĠLER ............................................................................ 45

KAYNAKLAR .................................................................................................................... 47

ÖZGEÇMĠġ ......................................................................................................................... 51

ix

ÇĠZELGELERĠN LĠSTESĠ

Çizelge Sayfa

Çizelge 3.1. Klasik ve iyileĢtirilmiĢ Rof sisteminin BER, Q faktör ve göz

yüksekliklerinin sayısal olarak karĢılaĢtırılması ............................................. 43

x

ġEKĠLLERĠN LĠSTESĠ

ġekil Sayfa

ġekil 2.1. Rof teknolojisi ....................................................................................................... 7

ġekil 2.2. Rof yapısı ............................................................................................................... 7

ġekil 2.3. Rof kategorileri ...................................................................................................... 8

ġekil 2.4. Rof kavramı ........................................................................................................... 9

ġekil 2.5. Bir darbant kablosuz eriĢim ağının bileĢenlerinin Ģematik gösterimi .................. 11

ġekil 2.6. ATÇ’nin Ģematik gösterimi ................................................................................. 16

ġekil 2.7. DBÇ kullanan Rof Sistemi .................................................................................. 17

ġekil 2.8. OFÇ’ nin Ģematik gösterimi................................................................................. 18

ġekil 3.1. Klasik Rof alt taĢıyıcılı sistem ............................................................................. 20

ġekil 3.2. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı göz diyagramları ............................... 21

ġekil 3.3. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı kalite faktörleri .................................. 22

ġekil 3.4. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı göz diyagramları .............................. 23

ġekil 3.5. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı kalite faktörleri ................................ 24

ġekil 3.6. ĠyileĢtirilmiĢ EKFY’li Rof Sistem ....................................................................... 26

ġekil 3.7. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı göz diyagramları ............................... 27

ġekil 3.8. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı kalite faktörleri .................................. 28

ġekil 3.9. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı göz diyagramları .............................. 29

ġekil 3.10. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı kalite faktörleri .............................. 30

ġekil 3.11. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı göz diyagramları ............................. 31

ġekil 3.12. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı kalite faktörleri ................................ 32

ġekil 3.13. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı göz diyagramları ............................ 33

ġekil 3.14. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı kalite faktörleri .............................. 34

ġekil 3.15. Farklı kanal sayıları için Rof indirme hattı için göz diyagramları ..................... 35

ġekil 3.16. Farklı kanal sayıları için Rof indirme hattı için kalite faktörleri ....................... 36

ġekil 3.17. Farklı kanal sayıları için Rof yükleme hattı için göz diyagramları ................... 37

ġekil 3.18. Farklı kanal sayıları için Rof yükleme hattı için kalite faktörleri ...................... 38

xi

ġekil Sayfa

ġekil 3.19. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi indirme hattı göz diyagramları .. 39

ġekil 3.20. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi indirme hattı kalite faktörleri ..... 40

ġekil 3.21. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi yükleme hattı göz diyagramları . 41

ġekil 3.22. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi yükleme hattı kalite faktörleri ... 42

xii

SĠMGELER VE KISALTMALAR

Bu çalıĢmada kullanılmıĢ bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aĢağıda

sunulmuĢtur.

Simgeler Açıklamalar

dBm Desibel miliWatt

dB/km Desibel kilometre

Gb/s Giga bit per second

GHz Giga Hertz

Km Kilometre

Mb/s Mega bit per second

nm Nanometre

Tb/s Tera bit per second

THz Tera Hertz

Kısaltmalar Açıklamalar

AGF Alçak Geçiren Filtre (Low Pass Filter)

AKA Açma-Kapama Anahtarlama (On-Off Keying)

ATÇ Alt TaĢıyıcı Çoğullama (Sub- Carrier Multiplexing)

BGF Bant Geçiren Filtre (Band Pass Filter)

BER Bit Hata Oranı (Bit Error Rate)

CATV Kablo TV (Cable TV)

DBÇ Dalgaboyu Bölmeli Çoğullama

(Wavelength Division Multiplexing)

DFBÇ Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama

(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

DGM Dörtlü Genlik Modülasyonu

(Quadrature Amplitude Modulation)

EGB Elektromanyetik GiriĢim BağıĢıklığı

(Elektromagnetic Interference)

xiii

Kısaltmalar Açıklamalar

EKFY Erbiyum Katkılı Fiber Yükselteç

(Erbium Doped Fiber Amplifier)

FBI Fiber Bragg Izgara (Fiber Bragg Grating)

FKA Frekans Kaymalı Anahtarlama (Frequency Shift Keying)

GKA Genlik Kaymalı Anahtarlama (Amplitude Shift Keying)

GSM Global System for Mobile Communications

(Küresel Mobil ĠletiĢim Sistemi)

IF Intermedia frequency (Ara Frekans)

ĠHD Ġleri Hata Düzeltme (Forward Error Correction)

LO Lokal Osilatör

LAN Local Area Network (Yerel Alan Ağları)

MZI Mach Zehnder Interferometer

MZM Mach Zehnder Modülator

OAB Optik Ağ Birimi (Optic Network Unit)

OEBÇ Optik Ekleme-Bırakma Çoğullama

(Optical Add-Drop Multiplexer)

OFÇ Optik Frekans Çoğullama (Optic Frequency Multiplexing )

OGOD Ortalama Güç Oranı Değeri

(Peak-to-Average Power Ratio)

OT-GKA Optik TaĢıyıcılı Genlik Kaymalı Anahtarlama

(Optic Carrier Amplitude Shift Keying)

OZBÇ Optik Zaman Bölmeli Çoğullama

(Optic Time Division Multiplexing)

ÖFM Öz Faz Modülasyonu (Self Phase Modulation)

PMD Polarizasyon Mod Dispersiyonu

POA Pasif Optik Ağ (Passive Optic Network)

PRBS Pseudo Random Binary Sequences

(Rastgele ArdıĢık Ġkili Diziler)

RF Radyo frekans

xiv

Kısaltmalar Açıklamalar

Rof Radio over fiber

TMF Tek Modlu Fiber (Single Mode Fiber)

UAB Uzak Anten Birimi (Remote Antenna Unit)

UBS UyarılmıĢ Brillouin Saçılması

(Stimulated Brillouin Scattering)

WLAN Wireless Local Area Network

(Kablosuz Yerel Alan Ağları)

YDBÇ Yoğunluk Dalgaboyu Bölmeli Çoğullama

(Dense Wavelenght Division Multiplexing)

YM-DA Yoğunluk modülasyonu Doğrudan Algılama

(Intensity Modulated Direct Detection)

YYOY Yansıtıcı Yarıiletken Optik Yükselteç

(Reflective Semiconductor Optical Amplifier)

ZBÇ Zaman Bölmeli Çoğullama (Time Division Multiplexing)

1

1. GĠRĠġ

Yüksek kapasiteli ve geniĢ bant kablosuz eriĢimde artan taleplerini karĢılamak için, hücre

tabanlı kablosuz ağlar, yani hücrelerin sayısında sürekli artıĢ ve yüksek frekans bantlarının

kullanılma eğilimleri oluĢmaktadır.

Bu, çok miktarda baz istasyonun kurulmasını gerektirmektedir. Bu yüzden uygun maliyetli

baz istasyonu geliĢtirme büyük önem taĢımaktadır. Bunun içinde sistem maliyetini

azaltmak üzere, bir optik fiber üzerinden merkezi bir kontrol istasyonu ile birbirine bağlı

iĢlevsel olarak basit baz istasyonları oluĢturulabilen, fiber üzerinden radyo dalgalarının

iletilebildiği Rof teknolojisi önerilmektedir [1].

Optik haberleĢme iletim ortamı olarak ıĢığı kullanılmaktadır. Rof ise RF sinyalleri ileten

analog bir optik bağlantıdır. Rof merkez istasyondan baz istasyonuna RF sinyal iletmek

için hizmet vermektedir. Rof uzaktan anten birimleri merkezi bir konumdan modüle

edilmiĢ RF sinyalleri dağıtan optik bir bağlantıdır. Rof sistemleri düĢük güçlü dağıtılmıĢ

anten sistemi ile merkezi antenin yerine kullanılmaktadır. Rof sistemi tek bir merkez

istasyona bağlanan birçok baz istasyonundan oluĢmaktadır. Rof sistemleri paylaĢılan

konumda RF sinyal iĢleme iĢlevini merkezileĢtirir, uzak anten birimi ve baz

istasyonlarından RF sinyalleri dağıtmak için fiber optik hattı kullanılır. Rof tabanlı

kablosuz eriĢim ağı mimarisi kablosuz eriĢim ağı geniĢbant için umut verici bir alternatif

olarak önerilmektedir. Ağ mimarisinde merkezi istasyonlar tüm anahtarlama, yönlendirme

ve ağ bakım iĢlemleri gerçekleĢtirir [2].

Rof teknolojisi mikrodalga entegrasyonu ve optik ağlar eriĢim ağında artan maliyetler gibi,

kapasite ve hareketliliği artırmak için potansiyel bir çözümdür. Rof kavramı radyo sinyali

ile modüle edilen ıĢık tarafından, fiber optik üzerinden bilgi taĢımak anlamına gelir. Bu

modülasyon radyo sinyali veya bir ara frekans ile doğrudan yapılabilir. Rof tekniğinin

kablosuz eriĢim ağı omurga potansiyeli vardır. Bu tür bir mimari; antende azaltılmıĢ

karmaĢıklık, radyo taĢıyıcılarının farklı antenlerde dinamik olarak tahsis edilmesi, Ģeffaflık

ve ölçeklenebilirlik gibi birkaç avantaj verebilir [3].

2

Rof teknolojisi hücresel ağlarda mobil trafik, Rof üzerinden baz istasyonu ve merkez

istasyonu arasından iletilir. Kablosuz yerel alan ağlarında 2.4 GHz ile 5 GHz hızında

çalıĢan sinyalleri dağıtmak için kullanılır. Ayrıca daha çok Ģu alanlarda kullanılmaktadır:

Hücresel ağlar

Uydu haberleĢme

Video dağıtım sistemleri

Mobil geniĢbant hizmetleri

Kablosuz yerel alan ağları (LAN)

Araç iletiĢim ve kontrol

Gelecekteki geniĢbant multimedya uygulamalarına destek

Son yıllardan beri birçok milimetrik dalga bandı Rof sistemleri incelenmiĢtir. Ġlk dağıtım

için basit ve düĢük maliyetli baz istasyonu tasarımı istenmektedir. Buna ek olarak çeĢitli

Alt TaĢıyıcı Çoğullama (ATÇ) / Dalga bölmeli Çoğullama (DBÇ) Rof sistemleri var olan

optik kanal kapasitesini artırmak için incelenmiĢtir [4].

Ajay Kumar Vyas ve arkadaĢları Rof teknolojisi ve metodolojisini incelerken bir taraftan

da uygulamadaki zorluklar ve kalite parametresini incelemiĢlerdir [3].

Fady I. El Nahal bir Yansıtıcı Yarıiletken Optik Yükselteç (YYOY) ve döngüsel dizili

dalga kılavuzu ızgaralar kullanarak iki yönlü ATÇ / DBÇ Rof ağı oluĢturmuĢtur.

Amaçlanan Rof ağı indirme hattı için alttaĢıyıcılı çoğullama sinyalleri ve yükleme hattı

için bir açık / kapalı anahtarlamalı (AKA) yeniden modüleli sinyaller kullanılmıĢtır. Bu

çalıĢmada 50 km menzil için renksiz DBÇ Rof hem 1Gbit/s yükleme hattı hem de indirme

hattı sinyalleri gösterilmiĢtir [5].

Xianbin Yu T.B Gibbon ve I.T. Monroy 850 Mb/s taĢıyıcı faz modüleli 5.25 GHz radyo

frekansı sistem çıkıĢ sinyali için kullanılan çift yönlü Rof sistemine dayalı bir YYOY’ı

tanıtmıĢtır. 850 Mb/s taĢıyıcı ile 10 GHz RF optik zarf algılama, bir YYOY’da elde

edilmiĢtir. Ayrıca arada Rof yükleme için RF aĢağı dönüĢüm teknolojisi kullanmaya gerek

yoktur. Bu önerilen sistemi daha basit ve uygun maliyetli yapar. Deney sonuçları 25 km lik

3

fiber üzerinden sistem çıkıĢ ve giriĢ sinyallerinin eĢzamanlı iletiminden sonra, alıcı

hassasiyeti sırasıyla 22 dBm ve 14.5 dBm olduğunu göstermektedir [6].

M.C.R. Medeiros optik tek yan band modülasyonu ile sağlanan fiber dispersiyon azaltma

kullanarak düĢük maliyetli baz istasyonu tasarımını birleĢtiren yeniden yapılandırılabilir

Rof ağı önermektedir. Optik DBÇ teknikleri ortak bir fiber ile beslenen farklı baz

istasyonları için eriĢim ağı mimarisini basitleĢtirmek için kullanılmıĢtır [7].

M.Arief, Sevia M.Idrus ve S. Alifah maliyet uygunluğunu sağlamak amacıyla çeĢitli

konularda DBÇ sistemi ile entegre edilmiĢ bir alttaĢıyıcı sistemi, elektriksel ve optik

bileĢenleri, mevcut bant geniĢliğinin yüksek hızlı veri oranları için yüksek performanslı bir

çözümü incelenmiĢtir. Sonuçlarda Rof ATÇ / DBÇ kullanarak uzun mesafeli haberleĢme

sistemi (Tek modlu fiber (TMF),150 km) daha yüksek bant geniĢliği sunulmaktadır. Bu

nedenle ATÇ bant geniĢliğinin kullanım verimliliğinin geleneksel optik DBÇ den daha iyi

olması beklenmektedir [8].

N. Mohamed, S.M.Idrus Rof için milimetrik dalga taĢıyıcı üretim teknikleri dahil olmak

üzere optik heterodin, harici modülasyon, optik alıcı-verici ve aĢağı- yukarı dönüĢüm

incelenmiĢtir [9].

Cristina Arellona ve Carlos Back DBÇ pasif optik ağlar için optik ağ birimlerini

tasarlamıĢlardır. YYOY’lar iki yönlü tek bir fiber tek dalgaboyuna sahip topolojisinde

optik ağ biriminin (OAB) temel olarak kullanılması önerilmiĢtir. Ġleri hata düzeltme (ĠHD),

karıĢma (crosstalk) etkilerini azaltmak için kullanılmaktadır. Sonuçların Frekans

Kaydırmalı Anahtarlama (FKA) – Genlik Kaydırmalı Anahtarlama (GKA) modülasyon

sistemi tam çift yönlü iletim sunan duyarlılık ve bit hızı açısından daha iyi performans

sunduğu gösterilmiĢtir [10].

Capmay ve diğerleri hem DBÇ hem de ATÇ tekniklerini bir araya getiren bir sistemde

optik çoğullama önermiĢtir [11].

Jianping Wang, Xianwei Zhou ve Wen Wang DFBÇ ( Dikgen Frekans Bölmeli Çoklama)

sistemi benzetim modeline dayalı bir Rof ağı inĢa etmiĢtir. DFBÇ-Rof sistemini

performansını büyük ölçüde kısıtlayan DFBÇ sinyalinin ortalama güç oranı değerini

4

(OGOD) telafi ettiği gösterilmiĢtir. Bir kırpma ve filtreleme teknolojisi incelenmiĢ ve

simüle edilmiĢtir. Nyquist örneği ile karĢılaĢtırıldığında iki örneklenmiĢ sinyal üzerinde

OGOD azalmasıyla daha iyi bir performans elde edilmiĢtir. Bit hata oranı (BER) hata akıĢ

araĢtırması doğrusal olmayan bozuk Rof hattında kırpılan sinyalin iletilmesi ile yapılmıĢ ve

Dörtlü Genlik Modülasyonu (DGM )- DFBÇ Rof bağlantısında tercih edilen teknik olduğu

kanıtlanmıĢtır [12].

M.Garcia Larrade ve arkadaĢları, üretilen iki 24 Mbps 64 DGM’ li radyo sinyallerini

antende kablosuz çoklu standart desteği için DFBÇ Rof bağlantısında eĢ zamanlı olarak

17.3 GHz ve 17.8 GHz’de 4.4 km sonra çok modlu fiberde uygulanabilirliğini

göstermiĢlerdir [13].

Joffray Guillary ve arkadaĢları, radyo kapsama alanını geniĢletmek için evde bir Rof

altyapısını tanıtmıĢlardır. 60 GHz radyo kapsamı havada iki sıçrama ile ara frekansta

çalıĢan bir Rof bağlantısını kullanarak geniĢletmiĢlerdir. Bu altyapı ile bir deney sistemini

gerçekleĢtirerek karakterize etmiĢlerdir [14].

Liang Zhang ve arkadaĢları tek sürücülü MZM (Mach-Zehnder Modulator)’ye dayalı FKA,

optik taĢıyıcılı genlik kaydırma anahtarlamalı (OT-GKA), GKA sinyallerinin eĢzamanlı

olarak üretimi ve iletimi için çift yönlü Rof sistemini önermiĢlerdir [15].

Ayrıca Liang Zhang ve arkadaĢları bir baĢka çalıĢmalarında sistem giriĢ verisi ve sistem

çıkıĢı çoklubant sinyalleri iletimi için basit ve maliyeti uygun çift yönlü Rof sistemini

önermiĢlerdir [16].

Antony Leung tezinde bir optik kanalı kullanarak abone tesislerden merkez istasyona 1

Gb/s sayısal veri ve 78 kablo TV (CATV) iletimi için ATÇ tabanlı optik ağı kullanan bir

yaklaĢımı incelemiĢtir [17].

Sandeep Singh ve arkadaĢları DBÇ ve optik ekleme bırakma çoğullama (OEBÇ) tekniğine

dayalı TMF üzerinden tam çift yönlü veri ve video sinyal iletimi önererek simüle

etmiĢlerdir [18].

5

Rof sistemlerinde daha uzun iletiĢim mesafelerine ulaĢabilmek için elektriksel dönüĢüme

gerek kalmadan, ıĢık sinyalini kendi ortamında (fiber içerisinde) yükselten optik

yükselteçler kullanılmıĢtır. Optik yükselteçler, yarı iletken optik yükselteçler, Brillouin

yükselteçler, fiber Raman yükselteçler ve EKFY’ler olup, bu yükselteçler içerisinde

yüksek band geniĢliği, yüksek kazanç, düĢük gürültü, sade tasarımı ve düĢük kuplaj

kayıpları gibi özellikleri sayesinde en yaygın olarak kullanılanı EKFY’lerdir [19-24].

Optik haberleĢme sistemlerinde daha uzun mesafelere eriĢim için sinyal kazancının yüksek

olması gerekmektedir. Bu nedenle geleneksel EKFY’lerin kazançları, çeĢitli

konfigürasyonlar kurularak artırılmaya çalıĢılmıĢtır. Bu amaçla çift geçiĢli sistemler yaygın

olarak kullanılmıĢ, üç ve dört geçiĢli sistemler geliĢtirilmiĢtir [25-32].

Bu tez çalıĢmasında, çift yönlü Rof iletiĢim sistemi, sistem parametreleri üzerindeki farklı

RF alt taĢıyıcı etkisini gözlemlemek için farklı fiber uzunlukları, kanal sayısının etkisi,

EKFY kullanılarak iletiĢim mesafesinin değiĢimi ve lazer gücünün etkileri analiz

edilmiĢtir. Benzetim programı olarak Optisystem 12.0 optik ortam tasarım yazılımı

kullanılmıĢtır. Pratik ortam koĢullarının da belirlenebildiği optik ortam tasarım yazılımı

yardımıyla optimizasyon ve benzetim sonuçları değerlendirilmiĢtir. Tezin ikinci

bölümünde Rof yapıları ile Rof un faydaları ve sınırlamalarına yer verilirken, üçüncü

bölümünde Rof teknolojisi Optisystem 12.0 optik tasarım ortamı kullanılarak benzetim

programı ile modellenmiĢ ve dördüncü bölümde elde edilen sonuçlar değerlendirilmiĢtir.

6

7

2. ROF TEKNOLOJĠSĠ VE TEMELLERĠ

Bu bölümde Rof teknolojisini oluĢturan bileĢenler anlatılırken bu teknolojinin kategorileri,

taĢınacak sinyalin frekans aralığına göre üç bölümde incelenmiĢtir. Ayrıca geniĢ bant

kablosuz iletiĢim sistemleri için Rof teknolojisinin kullanımı anlatılmıĢtır. Rof sisteminin

faydaları ve sınırlamaları farklı açılardan değerlendirilmiĢtir.

ġekil 2.1. Rof teknolojisi

Rof doğrudan optik bileĢenleri kullanarak herhangi bir elektrik/optik dönüĢüm olmadan bir

radyo sinyali ile ıĢık dalgasını modüle edebilen bir teknolojidir. Fiber üzerinden radyo

iletimine rağmen CATV ve uydu baz istasyonlarında birden çok amaç için

kullanılmaktadır. Basit bir yapıda herhangi bir Rof sistemi üç ana bölümden oluĢmaktadır:

1. Merkezi istasyon

2. Uzak yer

3. Optik bağlantı

ġekil 2.2. Rof yapısı

8

Üç ana Rof iletim kategorisi, taĢınacak radyo sinyalinin frekans aralığına uygun olarak Ģu

Ģekilde gösterilir;

Temel bant- Rof : Bir mesaj sinyalini optik bağlantı üzerinden aktarmak için ıĢık

dalgasının modüle edilmesi için kullanılır. BaĢka bir deyiĢle mesaj sinyali modüle sinyali

ve ıĢık sinyali taĢıyıcı sinyaldir.

RF- Rof: Yüksek frekanslı bir RF sinyali optik bağlantı üzerinden iletilmeden önce

optik ıĢık dalgası ile modüle edilmektedir. Dolayısıyla kablosuz sinyaller (RF sinyal)

yüksek frekanslarda doğrudan baz istasyonuna optik olarak dağıtılır ve burada herhangi bir

aĢağı yukarı dönüĢüme gerek olmadan daha az maliyetle elde edilir.

Ara frekans (IF)-Rof: DüĢük frekanslı ara frekans sinyali optik bağlantı üzerinden

iletilmeden önce ıĢığı modüle etmek için kullanılır. Dolayısıyla kablosuz sinyaller fiber

optik kablo üzerinde ara frekansta taĢınmaktadır [4].

ġekil 2.3. Rof kategorileri

9

Rof teknolojisi geniĢbant kablosuz uygulamalar için RF / mikrodalga ve hücresel

sinyallerin dağıtımı için içsel düĢük zayıflama ve yüksekbant geniĢliği avantajlarını

kullanmaktadır. Rof sisteminde RF sinyali fiber optik kabloları kullanarak güçlü bir optik

taĢıyıcı tarafından merkez istasyona ya da kontrol istasyonundan baz istasyonuna taĢınır.

RF sinyalleri kullanıcılar için çok yüksek kazançlı anten ünitesi kullanılarak yayılır. Bu

sinyal bir lazer diyotla yoğunluk modülasyonuna tabi tutulur ve foto diyot tarafından

doğrudan algılanabilir. Rof sistemine dayalı Yoğunluk Modülasyonu ile Doğrudan

Algılama (YM-DA) çok basit ve düĢük maliyetli bir iletiĢim sistemi olarak adlandırılır.

Ayrıca Rof teknolojisi baz istasyonları ve uzak anten birimleri arasındaki hücresel ve

CATV sistemlerinde milimetrik dalga sinyallerinin dağıtımı için kullanılabilir [33].

Darbant haberleĢme sistemleri ve kablosuz yerel alan ağları ( WLAN ) içinde RF sinyal

iĢleme fonksiyonları, frekans dönüĢtürme, taĢıyıcı modülasyon ve çoğullama, baz

istasyonu ve uzak anten biriminde gerçekleĢtirir ve hemen antene beslenir. Rof, tek bir

konumdan paylaĢılan RF sinyal iĢleme fonksiyonlarını merkezileĢtirmeye olanak sağlar.

Daha sonra ġekil 2.4’de gösterilen uzak anten biriminde RF sinyallerin dağıtımı ve düĢük

sinyal kaybı sunmak için fiber optik kablo kullanılır.

ġekil 2.4. Rof kavramı

10

Böyle yaparak uzak anten birimleri önemli ölçüde basitleĢtirilerek, sadece optoelektrik

dönüĢüm ve yükseltme iĢlemleri gerçekleĢtirmeye ihtiyaç duyulur. MerkezileĢen RF sinyal

iĢleme fonksiyonları; ekipman paylaĢımı, kaynakların dinamik tahsisi ve basitleĢtirilmiĢ

sistem iĢletimi ve bakımı sağlar. Bu faydalar ile yüksek kapasiteli baz istasyonları veya

radyo eriĢim noktaları, özellikle geniĢ kapsama geniĢbant kablosuz iletim sistemlerinde,

ana sistem kurulumu ve iĢlevsel tasarruflara çevrilebilir.

RF sinyal, merkezde doğrudan lazer diyot ile modüle edilir. Modülasyon sonucu elde

edilen optik sinyal fiber kablo ile baz istasyonuna taĢınır. Uzak anten biriminde iletilen RF

sinyali foto dedektörden doğrudan algılanarak yeniden elde edilir. Bu sinyal daha sonra

yükseltilir ve anten tarafından yayılır. Mobil birimdeki yükleme hattı sinyali, uzak anten

biriminden her kablo için aynı Ģekilde taĢınır. Fiber ile RF sinyalleri taĢıyan bu yöntem

yoğunluk modülasyonu ile doğrudan algılama olarak adlandırılır ve Rof bağlantılarının en

basit Ģeklidir [34].

2.1. Rof Teknolojisinin Faydaları

Rof teknolojisinin bazı avantajları ve faydaları elektronik sinyal ile karĢılaĢtırması aĢağıda

verilmiĢtir.

2.1.1. DüĢük zayıflama kaybı

Yüksek frekanslı mikrodalga sinyallerin boĢlukta ya da iletim hatları üzerinden elektriksel

dağılımı sorunlu ve masraflıdır. BoĢlukta frekansın artması ile birlikte RF sinyalleri

soğurma ve yansıma nedeniyle kaybolabilir. Ġletim hatları frekansla yükselen empedanstan

dolayı çok büyük kayıplara yol açar. Bu nedenle yüksek frekanslı sinyalleri elektriksel

olarak uzun mesafelere dağıtmak için pahalı donanımlar gerekir. Milimetrik dalgalar gibi

sinyallerin iletim hatlarının kullanımı yoluyla dağıtımı kısa mesafeler için uygun değildir.

Bu soruna alternatif bir çözüm temel bant sinyalleri ya da düĢük orta frekans anahtarlama

merkezinden baz istasyonuna dağıtmaktır. Temelbant ya da IF sinyaller her bir baz

istasyonunda gerekli mikrodalga ya da milimetrik dalga yukarı dönüĢtürülür, yükseltilir ve

daha sonra yayılır. Bu sistem yapılandırması aĢağıdaki Ģekilde gösterilen bir darbant mobil

iletiĢim sisteminin dağıtımında kullanılanın aynısıdır.

11

ġekil 2.5. Bir darbant kablosuz eriĢim ağının bileĢenlerinin Ģematik gösterimi

Radyo bağlantıları mikrodalga ve milimetrik dalga sinyallerinden oluĢurken, omurga

ağlarını fiber optik besleme ağları oluĢturur. Bu ağlar sayesinde merkez istasyon ve baz

istasyonu arasındaki bağlantı sağlanır. Anten baz istasyonları ise radyo sinyallerinin optik

sinyallere ya da optik sinyallerin radyo sinyallerine dönüĢüm iĢlemini yapar.

LO’ ların baz istasyonlarına dönüĢümü performans gereksinimlerine ihtiyaç duyar ve bu da

karmaĢık baz istasyonlarına yol açar. Ancak optik fiber kablolar çok düĢük kayıp sunduğu

için Rof teknolojisi aynı zamanda hem milimetrik dalgaların dağıtılmasında hem de uzak

anten birimlerinin basitleĢtirilmesinde düĢük kayıp elde etmek için kullanılabilir.

Piyasada mevcut standart camdan yapılmıĢ tek modlu fiberlerin sırasıyla 1550 nm ve 1300

nm aralığında 0,2 dB/km ve 0,5 dB/km zayıflama kayıpları vardır. Bu kayıplar ile

karĢılaĢtırıldığında, koaksiyel kablo, yüksek frekanslarda normalden üç kat daha fazla

kayba sahiptir. Örneğin 0,5 inçlik bir koaksiyel kablonun (RG214) zayıflaması 5 GHz

üzerinde frekanslar için 500 dB/ km üstündedir. Bu sebeple optik formda iletilen

mikrodalga iletim mesafeleri birkaç kat artar ve gerekli iletim güçleri büyük ölçüde azalır.

12

2.1.2. Büyük bant geniĢliği

Fiber optik kablolar çok büyük bant geniĢliği sunar. 850 nm, 1310 nm ve 1550 nm dalga

boylarında düĢük zayıflama sunan üç ana iletim penceresi vardır. Bir tek TMF optik için üç

pencere kombine bant geniĢliği 50 THz’den fazladır. Ancak günümüzde ticari sistemlerin

en son bilinen teknik kısmında bu kapasitenin yalnızca bir kısmı kullanılmaktadır. Tek bir

fiber baĢına daha fazla optik kapasiteden yararlanabilmesi için geliĢmeler halen devam

etmektedir. DüĢük dispersiyonlu fiber, 1550 nm bandında çalıĢan EKFY, Optik Zaman

Bölmeli Çoğullama (OZBÇ) ve Yoğunluk Dalgaboyu Bölmeli Çoğullama (YDBÇ) gibi

çoğullama teknikleri optik fiberin bant geniĢliğini çok fazla artırmıĢtır.

Optik fiberler tarafından sunulan muazzam bant geniĢliğinin mikrodalga sinyalleri iletmek

için yüksek kapasite dıĢında baĢka faydaları vardır. Yüksek optik bant geniĢliğini

elektronik sistemlerde yapmak, zor veya imkansız olabildiğinden yüksek hızlı sinyal

iĢleme sağlar. Diğer bir deyiĢle örneğin filtreleme, karıĢtırma, yukarı-aĢağı dönüĢüm

gerektiren bazı mikrodalga fonksiyonları optik etki oluĢturabilir. Örneğin milimetrik dalga

filtresi filtrelenen optik sinyal elektriksel sinyale dönüĢtürerek elde edilebilir, sonra Mach

Zehnder Ġnterferometre (MZI) ve Fiber Bragg Izgara (FBI) gibi optik bileĢenler kullanarak

filtreleme yapar ve daha sonra filtrelenen sinyal tekrar elektriksel sinyale dönüĢtür. Ayrıca

optik sinyal iĢleme, lazer diyotlar ve modülatörler gibi ucuz, düĢük bant geniĢliğinde optik

bileĢenleri kullanarak mümkün olabilir ve yüksek bant geniĢliğinde sinyalleri idare

edilebilir. Optik fiberler tarafından sunulan büyük bant geniĢliği elektronik sistemlerde

bant geniĢliği sınırlaması tarafından engellenmektedir.

Bu sorun elektronik darboğaz olarak adlandırılır. Elektronik darboğaz etrafında çözüm

etkin çoğullamadır. Yukarıda bahsedilen OZBÇ ve YDBÇ teknikleri dijital optik

sistemlerde kullanılır. Analog optik sistemleri kapsayan Rof teknolojisi ATÇ optik fiber

bant geniĢliği kullanımını artırmak için kullanılır. ATÇ’de sayısal ya da analog veri ile

modüle edilen birkaç mikrodalga alt taĢıyıcı, bir araya getirilmiĢ ve tek bir fiberde sürülen

optik sinyali modüle etmek için kullanılmıĢtır. Bu Rof sistemlerin maliyetini uygun hale

getirir.

13

2.1.3. Radyo frekans giriĢimine karĢı bağıĢıklık

Elektromanyetik giriĢim bağıĢıklığı (EGB) özellikle mikrodalga iletim için fiber optik

iletiĢimin en çekici özelliğidir. Bu sinyaller fiber içersinden ıĢık olarak iletildiği için

böyledir. Bu bağıĢıklık ile fiber kablolar milimetrik dalgalarda kısa bağlantılar için tercih

edilmektedir. EGB bağıĢıklığı ile ilgili fiber optik iletiĢimin önemli özelliği olan dinleme

bağıĢıklığı gizlilik ve güvenlik sağlar.

2.1.4. Kolay kurulum ve bakım

Rof sistemlerde, karmaĢık ve pahalı ekipman yayın merkezinde tutulur ve böylece uzak

anten birimlerini basitleĢtirir. Örneğin çoğu Rof teknikleri bir lokal osilatör (LO)

ihtiyacını ve uzak anten birimiyle ilgili donanımları ortadan kaldırır. Bu gibi durumlarda

Uzak Anten Birimi (UAB) bir fotodedektör, bir RF yükselteç ve bir antenden oluĢur.

Modülasyon ve anahtarlama ekipmanları kablo baĢında tutulur ve uzak anten birimleri

tarafından paylaĢılır. Bu düzenleme etkili bir sistem kurulumu ve bakım maliyetlerini

azaltmak için daha küçük ve hafif uzak anten birimlerine sebep olur. UAB’ların kolay

kurulumu ve düĢük bakım maliyetleri milimetrik dalga sistemleri için çok önemli

gereksinimlerdendir. UAB’ların kolay kurulum ve düĢük bakım maliyetleri gereken

UAB’ların çok sayıda olması yüzünden milimetrik dalgalar için önemli gereksinimlerdir.

Uygulamalarda UAB’lar kolay eriĢebilir değildir, bakım ihtiyaçlarında azalma ve maliyette

tasarruf sağlar. Küçülen UAB’lar aynı zamanda çevresel etkiyi azaltmaya yol açar.

2.1.5. DüĢük güç tüketimi

DüĢük güç tüketimi, basit UAB’ların azaltılmıĢ ekipmana sahip olmasının sonucudur. En

çok karmaĢık ekipman kablo baĢı merkezinde tutulmuĢtur. Bazı uygulamalarda UAB pasif

moda çalıĢtırılır. Örneğin piko hücreleri kullanan bazı 5 GHz fiber radyo sistemleri, UAB

da pasif moda çalıĢıyor olabilir. UAB da düĢük güç tüketimi önemi düĢünüldüğünde,

UAB’lar bazen elektrik Ģebekesi tarafından beslenmeyen uzak yerlere yerleĢtirilir.

2.1.6. Çoklu operatör ve çoklu servis operasyonu

Rof sistemi operasyonel esneklik sunar. Mikrodalga nesil tekniğine bağlı olan Rof dağıtım

sistemi, sinyal biçimini Ģeffaf hale getirilebilir. Örneğin; yoğunluk modülasyonu ve

14

doğrudan algılama (IM-DD) tekniği doğrusal bir sistem ve dolayısıyla Ģeffaf sistemi

çalıĢtırmak için kullanılabilir. Bu ön modülasyon ile kombine edilen RF alttaĢıyıcılar

düĢük dağılımlı fiber kullanılarak elde edilebilir. Bu durumda, aynı Rof ağı çoklu operatör

ve çoklu hizmet trafiği dağıtmak için kullanılabilir ve bunun sonucunda büyük tasarruf

elde edilir. Optik frekans çoklama (OFÇ) prensibi, çoklu hizmet kombinasyonun da, ya

DBÇ ya da ATÇ ile elde edilerek kullanılabilir, çünkü kromatik dağılıma toleranslıdır.

2.1.7. Dinamik kaynak tahsisi

Anahtarlama, modülasyon ve diğer RF fonksiyonları için kablo baĢı merkezi için dinamik

kapasite tahsis etmek mümkündür. Örneğin GSM trafiği için bir Rof dağıtım sisteminde,

daha fazla kapasite dağıtımı olabilir. Bu ihtiyaç duyulduğunda DBÇ ile tahsis edilebilir.

Ayrıca, kablo baĢı olanakları diğer sinyal iĢleme fonksiyonlarının birleĢmesi hareket

fonksiyonları ve makro çeĢitlilik iletimi gibi sistemleri merkezileĢtirir.

2.2. Rof Teknolojisinde Sınırlamalar

Rof analog modülasyon ve ıĢık algılama içerdiği için temelde analog bir iletim sistemidir.

Bu nedenle analog iletim sistemlerinde önemli olan sinyal bozulmaları ve gürültü gibi

bozukluklar Rof sistemleri içinde önemlidir. Bu bozukluklar Rof gürültü Ģekli ve dinamik

aralık sınırlama eğilimindedir. Dinamik aralık, GSM gibi mobil iletiĢim sistemleri için çok

önemli bir parametredir. Çünkü baz istasyonunda mobil birime alınan güç geniĢ ölçüde

değiĢir. Yani birkaç kilometre uzakta olan mobil birimden alınan RF gücü, aynı hücre

içinde daha yakın mobil birimden alınan RF gücünden daha yüksek olabilir.

Analog optik fiber bağlantıları içinde gürültü kaynakları lazerin bağıl yoğunluk gürültüsü,

lazerin faz gürültüsü, foto diyot atıĢ gürültüsü, yükselteç termal gürültüsü ve fiberin

dağılımı dahildir. Tek modlu fiber tabanlı Rof sistemlerinde kromatik dispersiyonu, fiber

bağlantı uzunluklarını sınırlayabilir ve aynı zamanda RF taĢıyıcı faz gürültüsünün artması

dekorelasyona neden olur. Çoklu fiber tabanlı Rof sistemlerinde kalıcı dispersiyon mevcut

bağlantı bant geniĢliği ve mesafeyi ciddi anlamda sınırlar [34].

En Ģiddetli doğrusal olmayan değiĢiklerden biri de uyarılmıĢ Brillouin saçılmasıdır (UBS).

Fiber giriĢ UBS eĢik değeri gibi kritik bir değere ulaĢırsa hem geri saçılmıĢ optik güç hem

15

de giriĢ gücü ile birlikte üretilen gürültü hızla artar. Bu nedenle UBS sinyal kalitesi

düĢürülmeden fiber içine baĢlatılabilirken optik güç miktarına sınırlamalar getirilmektedir.

Diğer bir önemli kalite parametresi BER’dir. BER (Bit hata oranı) iletim kanalı gürültüsü,

giriĢim, bit senkronizasyon problemleri, zayıflama, kablosuz çok yollu sönümleme

tarafından etkilenebilir. BER kuvvetli sinyal gücü veya yavaĢ ve sağlam modülasyon

seçimi ile geliĢtirilebilir. ÇeĢitli çalıĢmalarda çok modlu fiber için BER’in bit hızı

olduğunu göstermektedir. Fiber uzunluğunun artması ile darbe geniĢletilmesi artar ve

dolayısıyla bit hızı azalır.

2.3. Yöntemler

Herhangi bir iletim hattının, verilen bir zaman aralığında belli bir bant geniĢliği vardır. Bir

elektriksel iletim hattı sadece iki uç arasındaki konuĢmayı iletmek üzere ayrıldığı zaman,

önemli bir israf yapılmıĢ olup, bu nedenle sistem verimi düĢük olacaktır. Bu noktada

sistemi daha verimli kullanabilmek amacıyla çoğullama (multiplexing) yapılır. Çoğullama,

bir hat üzerinden birden fazla bilginin simültane ya da sırayla iletilmesi olayıdır. Ġletim

hattı kanal adı verilen sanal tünellere bölünür.

2.3.1. Alt taĢıyıcı çoğullama

Optik ATÇ birden çok sinyalin RF etki alanında çoğullandığı ve tek dalga boyu ile

iletildiği düzendir. ATÇ’ nin önemli bir avantajı, mikrodalga cihazlar optik cihazlardan

daha olgun olduğu, bir mikrodalga osilatör kararlılığı ve mikrodalga filtre frekans seçiciliği

optik muadillere göre çok daha iyidir. Buna ek olarak RF osilatörlerin düĢük faz gürültüsü

RF alanında optik tutarlı algılamadan daha kolay algılama yapar ve geliĢmiĢ modülasyon

formatları kolaylıkla uygulanabilir. Fiber optik sistemlerde ATÇ teknolojisinin popüler bir

uygulaması analog kablolu televizyondur.

16

ġekil 2.6. ATÇ’nin Ģematik gösterimi

Ġntermodülasyon dispersiyonu alt taĢıyıcı çoğullama için çok önemli bir konudur.

Modülatör tarafından modüle edilmiĢ cos ( ) tek frekans ise çıkıĢ optik alanı

(2.1)

Bir SCM optik sistemde N tane alt taĢıyıcı kanal vardır. Modülatörden gelen çıkıĢ elektrik

alanı

(2.2)

uk(t) : k.ıncı alt taĢıyıcı kanalda normalleĢtirilmiĢ sayısal sinyal

: TaĢıyıcı Frekans

k : RF alt taĢıyıcı frekansta k.ıncı kanal

17

Bu Ģimdiye kadar sunulan alıcı hassasiyeti sinyal dalga bozulma ve kanallar arası karıĢma

içermediğini iĢaret etmelidir. Sinyal dalga bozulması ideal olmayan RF devresi transfer

fonksiyonları ve optik modülatör, kromatik dispersiyon, öz faz modülasyonu (ÖFM) ve

polarizasyon mod dispersiyonu (PMD) tarafından ortaya çıkabilir.

2.3.2. Dalgaboyu bölmeli çoğullama (DBÇ)

DBÇ tek bir fiber üzerine, farklı fiberlerden gelen farklı dalga boyları ile ıĢık sinyallerini

birleĢtiren pasif aygıtlardır. Onlar fiber ağların seviyeleri ötesinde, taĢıma kapasitesi

artırmak için optik (analog) çoğullama teknikleri kullanan, zaman bölmeli çoğullama

(ZBÇ) yoluyla gerçekleĢtiren, yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (YDBÇ) cihazlar

içerir. ġekil 2.7’de gösterildiği gibi Rof sinyallerin dağıtımı için DBÇ kullanımı giderek

önem kazanmıĢtır. DBÇ fiber ağın bant geniĢliğinin verimli kullanılmasını sağlar. Bu

sistemler tek bir kanal üzerinden 1 Tb/s üzerinde kapasite elde edilebilir. Aynı zamanda

tek bir kanalda veri hızları artar ve 40 Gb/s kanal hızlarında çalıĢan sistemler piyasada

mevcut hale gelmektedir. DBÇ kanal aralığı 50 GHz hatta 25 GHz’e azaltılabilir ve

böylece yüzlerce kanal kullanılabilir. Ancak kanal aralığı 100 GHz yerine 50 GHz’e

düĢürülürse bu 40 Gb/s de çalıĢan doğrusal olmayan etkilerden dolayı sistemleri yükseltme

daha zor olacaktır.

λ1

RF giriş

RF çıkış

Optik kaynakFiber

ızgara

Optik

dedektör

Optik yükselteç

Optik yükselteç

Optik kanal

λ2

λ3

λ4

λ1

λ2

λ3

λ4

WDM multiplexer

WDM demultiplexer

ġekil 2.7. DBÇ kullanan Rof Sistemi

18

2.3.3. Optik frekans çoğullama kullanılması

Rof tekniği; kablosuz eriĢim sistemlerini destek için gerekli olan, çoklu iĢlevlerini sağlayan

esnek ve düĢük maliyetlidir. Artan hücre kapasitesinin tahsisi, çoklu standart destek, uzak

LO teslimi, dinamik radyo bağlantı adaptasyonu için bant kontrol kanalı ve uzak anten

kontrolü, merkez istasyonda tek bir lazer kaynağı ve düĢük bir frekans ile sağlanabilir.

Ayrıca OFÇ’ye dayalı Rof dağıtım anten sistemleri optik fiberin kablosuz eriĢim esnekliği

ve yüksek kapasitede esnek yakınsama sağlayan, DBÇ - POA (Pasif optik ağlar) gibi

geniĢbant eriĢim kablosuz ağları ile sorunsuz bir Ģekilde birleĢtirilebilir. Rof dağıtım anten

sistemlerinde üretilen radyo sinyalleri, uzak merkez istasyonunda ve optik fiber aracılığıyla

basitleĢtirilmiĢ anten istasyonları için dağıtılabilir. Bu Rof sistemlerinin temel amacı,

altyapı maliyetlerini azaltmak ve kablosuz eriĢim ağlarında kapasite darboğazını aĢmaktır.

Aynı zamanda geleneksel optik eriĢim ağları ile esnek birleĢmeye izin verir. Böylece

güvenilir bir Rof tabanlı eriĢim altyapısı tasarlamak amacıyla Rof teknikleri mikrodalga

sinyallerin üretilmesi ve optik fiber bağlantı üzerinden güvenilir bir mikrodalga sinyal

iletimi sağlayan yeteneğe sahip olabilir. OFÇ yöntemi, tek bir lazer kaynağı ve düĢük bir

frekans ile mikrodalga sinyalleri ileten bu iki temel gereksinimi karĢılar. Diğer Rof

teknikleri arasında önerilen OFÇ prensibi, optik mikrodalga sinyalleri iletmek için maliyet

uygun ve dispersiyon toleranslı bir yöntemdir [3].

ġekil 2.8. OFÇ’nin Ģematik gösterimi

19

3. ROF SĠSTEMĠNĠN BENZETĠMĠ

Bu tez çalıĢmasında, Rof sisteminin çift yönlü iletimi modülatörün düĢük bant geniĢliği,

alıcı hassasiyeti, sistem verimliliği ve güvenilirliği için yükleme hattında frekansın yeniden

kullanımı ile uzun bir optik fiber kablo üzerinden (yükleme ve indirme hatları 10 km, 25

km, 50 km, 75 km için) benzetimler baĢarı ile gerçekleĢtirilmiĢtir. Böylece RF alt

taĢıyıcıların artan etkisi; BER, göz diyagramları ve kalite faktörleri karĢılaĢtırmalı olarak

incelenmiĢtir.

Alt taĢıyıcılar, kanalların artan etkisini gözlemleyerek her yükleme (uplink) ve indirme

(downlink) bağlantısı 75 km uzunlundaki çift yönlü tek modlu fiber için gösterilmiĢtir.

Harici modüleli sürekli lazer kaynağı ile 80 kanalın iletiminde hem Q değeri için, hem de

alıcı bölümlerde indirme ve yükleme bağlantıları sonuçları incelenmiĢtir. Yükleme

bölgesinde ilave elektronik devrelere ağır maliyeti önlemek amacıyla, yükleme analizinde

aynı optik frekans kullanılmıĢtır.

Rof sisteminin benzetimi Optisystem 12.0 optik yazılımı ile yapılmıĢtır. Benzetim

düzeneğinde indirme hattı için, lazer diyottan dar bir bant geniĢliğine sahip sürekli dalga

ıĢık sinyali MZM ile modüle edilir. Lazer sinyalleri 10 GHz’lik PRBS veri formatı ile

modüle edilmiĢtir. Yükleme hattı veri sinyali LO sinyali ve RF alttaĢıyıcıların sayısına

sahip bir taĢıyıcı üreteci ile karĢılaĢtırılır. Analog kanallar taĢıyıcı üreteci tarafından ideal

EKFY ile ön yükseltme yapılmıĢtır. Optik sinyal 50 km uzunluğundaki TMF üzerinden

gönderilmiĢtir. Alıcı bölümünde optik sinyal bir foto diyot tarafından algılanmıĢtır.

Yükleme hattı mikrodalga sinyali – 60 dBm gürültü gücü ve 15 dBm kazanç ile bir

elektriksel amplifikatör tarafından yükseltilmiĢtir. Ġndirme hattı optik spektrum ve optik

taĢıyıcıdan geriye kalan dalga biçimi için, iki yönlü yansıtıcı filtre kullanılmıĢtır. Optik

taĢıyıcı 27-1 uzunluğunda 1 Gb/s indirme hattı PRBS verisi tarafından sürülerek genlik

modülatörüne verilmiĢtir. Kontrol istasyonunda indirme hattı verisi algılandığı zaman,

indirme hattı optik kenar bantları karıĢma üretir. KarıĢma bessel optik filtre kullanılarak

azaltılabilir. Bu çalıĢmada göz diyagramları, sinyallerin BER ve Q faktör değerleri

indirme ve yükleme hatları için kontrol istasyonu ve baz istasyonlarında BER ölçümleri

yapılmıĢtır.

20

3.1. Klasik Rof Sistemi

ġekil 3.1. Klasik Rof alt taĢıyıcılı sistem

ġekil 3.1’de gösterildiği gibi klasik Rof sisteminde 1550 nm’lik 5 mW güce sahip CW

lazer kullanılmıĢtır. Bu lazer bir MZ modülatör ile modüle edilmiĢtir. Modüle iĢleminde 80

adet taĢıyıcı kullanılmıĢtır. Bu taĢıyıcılar, PRBS üreteç ve NRZ pals üretecinden gelen

sinyallerin genlik modülasyonlu Ģekilleri ile toplanarak bir hibrit kuplörde 10 GHz’lik

sinüs sinyali ile birleĢtirerek, MZ modülatörde CW lazerle optik olarak modüle edilmiĢtir.

MZ modülatör çıkıĢında 20 dB kazanca sahip EKFY ile güçlendirilen optik sinyaller

sirkülatörün 1 no’lu ucundan girerek 2 no’lu ucundan tek modlu fibere uygulanmıĢtır.

TMF’ den sirkülatör_1’in 3 no’lu portuna girerek 2 no’lu portunda bir optik geciktiriciye

uygulandıktan sonra yine genlik modülatörüne uygulanmıĢtır. Gelen sinyaller sirkülatör_2’

den bir foto alıcı ile elektriksel sinyale dönüĢtürülmüĢtür. Bu sinyaller bir Bant Geçiren

Filtre (BGF)’den geçirilip yükseltildikten sonra genlik demodülatörü ile demodüle edilerek

BER analizörüne uygulanmıĢtır. Sirkülatör_2’de yansıtıcı filtre yardımı ile gelen optik

sinyaller sirkülatör_1 , optik geciktirici_1, TMF, optik geciktirici ve sirkülatör’den geçerek

bir optik filtre yardımıyla süzülüp foto alıcı_1’e gelmiĢtir. Elektriksel sinyale dönüĢtürülen

optik sinyaller Alçak Geçiren Filtre (AGF)’den geçirilerek 3R yenileyici’den geçirilip yine

BER analizörü ile analiz edilmiĢtir.

21

3.1.1. Klasik Rof sistemi indirme hattı için farklı fiber boylarının sisteme etkisi

Ġlk olarak klasik Rof sisteminde indirme hattı için farklı fiber boyları için analiz edilmiĢtir.

Sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’lik fiber hatları için göz diyagramları ġekil 3.2’de

görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.2. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı göz diyagramları

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

ġekil 3.2’de görüldüğü gibi 10 km’de yüksekliği ve geniĢliği çok düzgün olan göz

diyagramı 25 km’de azalmakta, 50 km’ de gözün Ģeklini kaybetmeye baĢlamakta, 75 km’

22

de ise göz diyagramının tamamen kaybolduğu görülmektedir. Fiber boyu artırıldıkça iletim

zayıflamaktadır.

Klasik Rof sisteminde indirme hattında sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’ lik fiber

hatları için kalite faktörleri ġekil 3.3’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.3. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı kalite faktörleri

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

23

ġekil 3.3’de fiber boyu 10 km’den 75 km’ ye artırıldığında sistemin indirme hattında

zamana bağlı olarak Q faktörün hızla düĢtüğü ġekil 3.3’de Ģeklinde tamamen kaybolduğu

görülmektedir.

3.1.2. Klasik Rof sistemi yükleme hattı için farklı fiber boylarının sisteme etkisi

Klasik Rof yükleme hattı için farklı fiber boyları için analiz edilmiĢtir. Sırasıyla 10 km, 25

km, 50 km ve 75 km’lik fiber hatları için göz diyagramları ġekil 3.4’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.4. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı göz diyagramları

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

24

ġekil 3.4’de Rof yükleme hattı için fiber boyu değiĢikliklerinin etkileri görülmektedir.

Fiber boyu arttıkça göz diyagramlarında bariz bir bozulma oluĢmaktadır.

Klasik Rof sisteminde yükleme hattında sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’ lik fiber

hatları için kalite faktörleri ġekil 3.5’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.5. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı kalite faktörleri

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

25

ġekil 3.5’de fiber boyu arttıkça kalite faktörü azalmaktadır. Kalite faktörü 10 km için

yaklaĢık 7 iken, 25 km için yaklaĢık 2.6’dır. 50 ve 75 km için ise kalite faktörü çok

düĢtüğü için benzetim sonucu alınamamıĢtır.

3.2. ĠyileĢtirilmiĢ Rof Sistem

Klasik Rof sistemi incelendiğinde 25 km’lik hat sonrasında çok ciddi sinyal kayıplarının

meydana geldiği görülmüĢtür. Bu nedenle haberleĢme hattını uzatmak için Rof sisteminde

iyileĢtirmeler yapılmıĢtır. Bu amaçla, klasik Rof sisteminde tek modlu fiber ile sirkülatör

arasına önce bir EKFY eklenerek benzetim gerçekleĢtirildikten sonra ikinci bir EKFY

eklenerek iyileĢtirilmiĢ Rof sistemi ġekil 3.6’da gösterildiği gibi kurulmuĢtur.

26

ġekil 3.6. ĠyileĢtirilmiĢ EKFY’li Rof Sistem

27

3.2.1. ĠyileĢtirilmiĢ Rof sistemi indirme ve yükleme hattı için farklı fiber boylarının

sisteme etkisi

Tek EKFY’li ve iki EKFY’li Rof sistemi indirme hattı için, farklı fiber boyları kullanılarak

analiz edilmiĢtir. Tek EKFY’li Rof sisteminin sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’lik

fiber hatları için göz diyagramları ġekil 3.7’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.7. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı göz diyagramları

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

28

Klasik Rof sisteminden farklı olarak eklenen EKFY göz diyagramlarında bir değiĢikliğe

sebep olmamıĢtır.

ĠyileĢtirilmiĢ tek EKFY’li Rof sisteminde indirme hattında sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km

ve 75 km’lik fiber hatları için kalite faktörleri ġekil 3.8’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.8. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı kalite faktörleri

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

29

ġekil 3.8’de iyileĢtirilen tek EKFY’li sistemde Rof indirme hattı için fiber boyunun

artmasıyla Q faktörün klasik sisteme göre arttığı gözlemlenmiĢtir. 10 km için yaklaĢık 8’e

yükselirken, 25 km için bu değer 6’ya çıkmıĢ, 50 km için ise 4 değerine çıkmıĢtır. 75

km’lik hat için sonuç alınamamıĢtır. Ancak hat mesafesi EKFY ile 2 katına çıkarılmıĢtır.

ĠyileĢtirilmiĢ tek EKFY li Rof sisteminde yükleme hattında sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km

ve 75 km’ lik fiber hatları için göz diyagramları ġekil 3.9’da görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.9. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı göz diyagramları

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

30

ĠyileĢtirilmiĢ tek EKFY’li Rof sisteminde yükleme hattında sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km

ve 75 km’ lik fiber hatları için kalite faktörleri ġekil 3.10’da görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.10. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı kalite faktörleri

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

ġekil 3.10’da iyileĢtirilen tek EKFY’li Rof sistemin yükleme hattında fiber boyunun

arttıkça Q faktörünün klasik sisteme göre Q faktörünün artıĢ gösterdiği gözlemlenmiĢtir.

31

Ġki EKFY’li Rof sisteminin indirme hattı için sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’lik

fiber hatları için göz diyagramları ġekil 3.11’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.11. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı göz diyagramları

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

32

ĠyileĢtirilmiĢ iki EKFY’li Rof sisteminde göz diyagramları incelendiğinde BER

değerlerinde iyileĢmeler görülmektedir. Klasik Sistemde 75 km fiber boyunda göz eğrisi

kaybolurken, iyileĢtirilmiĢ iki EKFY’li Rof sisteminde göz Ģeklini korumaktadır.

Ġki EKFY’li Rof sisteminin indirme hattı için sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’lik

fiber hatları için kalite faktörleri ġekil 3.12’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.12. Farklı fiber boyları için Rof indirme hattı kalite faktörleri

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

33

Klasik sistem ve tek EKFY’li sisteme göre iki EKFY’li iyileĢtirilmiĢ sistemde kalite

faktörü bariz Ģekilde artmıĢtır. 10 km için 9’a yükselirken, 25 km için bu değer 8’e, 50 km

için 5’e, 75 km için klasik sistemde sonuç alınamazken iyileĢtirilmiĢ sistemde 3 değerinin

üstüne çıkmıĢtır.

Ġki EKFY’li Rof sisteminin yükleme hattı için sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’lik

fiber hatları için göz diyagramları ġekil 3.13’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.13. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı göz diyagramları

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

34

Ġki EKFY’li Rof sisteminin yükleme hattı için sırasıyla 10 km, 25 km, 50 km ve 75 km’lik

fiber hatları için kalite faktörü ġekil 3.14’de görülmektedir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.14. Farklı fiber boyları için Rof yükleme hattı kalite faktörleri

(a) 10 km, (b) 25 km, (c) 50 km, (d) 75 km

35

3.2.2. ĠyileĢtirilmiĢ Rof sistemi indirme ve yükleme hattı için farklı kanal sayılarının

sisteme etkisi

Fiber boyu değiĢiklikleri haricinde değiĢiklik yapılan bir baĢka parametre kanal sayısıdır.

Kanal sayısına göre indirme hattı ve yükleme hattındaki BER ve Q faktör değiĢiklikleri

aĢağıda tek tek incelenmiĢtir.

Kanal sayısı değiĢikliklerine göre Rof sisteminin indirme hattının göz diyagramları ġekil

3.15’de görüldüğü gibi kanal sayısı artırılarak analiz edilmiĢtir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.15. Farklı kanal sayıları için Rof indirme hattı için göz diyagramları

(a) 10 kanal, (b) 40 kanal , (c) 80 kanal, (d) 120 kanal

36

Kanal sayısı değiĢikliklerine göre Rof sisteminin indirme hattının kalite faktörleri ġekil

3.16’da görüldüğü gibi kanal sayısı artırılarak analiz edilmiĢtir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.16. Farklı kanal sayıları için Rof indirme hattı için kalite faktörleri

(a) 10 kanal, (b) 40 kanal , (c) 80 kanal, (d) 120 kanal

ġekil 3.16’da görüldüğü gibi kanal sayısının artıĢının Rof sistemi indirme hattı

incelendiğinde Q faktörünün azalmasına neden olduğu belirlenmiĢtir. Kanal sayısı 10 iken

değer 9’un üzerindeyken, kanal sayısı 40’ a çıkarıldığında değer 9’un altına düĢmüĢ, kanal

37

sayısı 80 olduğunda değer 8’in altına düĢerken, kanal sayısı 120 olduğunda değer 6

civarlarına düĢmüĢtür.

Kanal sayısı değiĢikliklerine göre Rof sisteminin yükleme hattının göz diyagramları ġekil

3.17’de görüldüğü gibi kanal sayısı artırılarak analiz edilmiĢtir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.17. Farklı kanal sayıları için Rof yükleme hattı için göz diyagramları

(a) 10 kanal, (b) 40 kanal , (c) 80 kanal, (d) 120 kanal

38

Kanal sayısı değiĢikliklerine göre Rof sisteminin yükleme hattının kalite faktörleri ġekil

3.18’de görüldüğü gibi kanal sayısı artırılarak analiz edilmiĢtir.

(a) (b)

(c) (d)

ġekil 3.18. Farklı kanal sayıları için Rof yükleme hattı için kalite faktörleri

(a) 10 kanal, (b) 40 kanal , (c) 80 kanal, (d) 120 kanal

ġekil 3.18’de görüldüğü gibi kanal sayısının artıĢının Rof sistemi yükleme hattı

incelendiğinde Q faktörünün azalmasına neden olduğu belirlenmiĢtir. Q değeri kanal sayısı

39

10 ve 40 iken değer 7 civarlarında seyrederken, kanal sayısı 80 olduğunda 7’nin altına

düĢmeye baĢlamıĢ, kanal sayısı 120 olduğunda Q değeri bir miktar daha azalmıĢtır.

3.2.3. ĠyileĢtirilmiĢ Rof sistemi indirme ve yükleme hattı için farklı lazer güçlerinin

sisteme etkisi

Fiber boyu ve kanal sayısı parametreleri haricinde değiĢiklikleri gözlemlenen bir diğer

parametre lazer gücüdür. Lazer gücü sırasıyla 0 dBm, 5 dBm ve 10 dBm değerleri için

incelenmiĢtir. 0 dBm değerine göre sonuçlar aĢağıda verilmiĢtir.

(a) (b)

(c)

ġekil 3.19. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi indirme hattı göz diyagramları

(a) 0 dBm, (b) 5 dBm, (c) 10 dBm

40

(a) (b)

(c)

ġekil 3.20. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi indirme hattı kalite faktörleri

(a) 0 dBm, (b) 5 dBm, (c) 10 dBm

ġekil 3.20’de lazer gücünün artması ile Rof sistemi indirme hattı için Q faktörünün küçük

değiĢiklikler ile arttığı görülmektedir. Lazer gücü 0 dBm iken Q değeri 7 iken, lazer gücü 5

dBm’e çıkarıldığında Q değeri 7.5, lazer gücü 10 dBm’e çıkarıldığında Q değeri 8’i

geçmiĢtir.

41

(a) (b)

(c)

ġekil 3.21. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi yükleme hattı göz diyagramları

(a) 0 dBm, (b) 5 dBm, (c) 10 dBm

42

(a) (b)

(c)

ġekil 3.22. Lazer gücü değiĢikliklerine göre Rof sistemi yükleme hattı kalite faktörleri

(a) 0 dBm, (b) 5 dBm, (c) 10 dB

ġekil 3.21. ve ġekil 3.22’de lazer gücünün artması ile Rof sistemi yükleme hattı için

sırasıyla göz diyagramlarının ve Q faktör değerinin küçük değiĢiklikler ile iyileĢtiği

görülmektedir.

Çizelge 3.1’de klasik Rof sisteminin indirme ve yükleme hattı için fiber boyu, kanal sayısı

ve lazer gücü değiĢikliklerine göre BER, Q faktör ve göz yüksekliği değerleri ile,

43

iyileĢtirilmiĢ Rof indirme ve yükleme hattı için, fiber boyu, kanal sayısı ve lazer gücü

değiĢikliklerine göre BER, Q faktör ve göz yüksekliği değerlerinin sayısal olarak

kıyaslanması görülmektedir.

Çizelge 3.1. Klasik ve iyileĢtirilmiĢ Rof sisteminin BER, Q faktör ve göz yüksekliklerinin

sayısal olarak karĢılaĢtırılması

ĠNDĠRME HATTI YÜKLEME HATTI

Kurulan

Düzenekler BER

Q

FAKTÖR

GÖZ

YÜKSEKLĠĞĠ BER

Q

FAKTÖR

GÖZ

YÜKSEKLĠĞĠ

10 km klasik

Rof 4,72244e-017 8,30918 0,000326484 2,9845e-012 6,8567 5,49991e-006

25 km klasik

Rof 1,08976e-009 5,98382 4,23883e-005 0,00488285 2,58401 -3,4481e-007

50 km klasik

Rof 1,80767e-005 4,13077 2,8978e-005 1 0 0

75 km klasik

Rof 1 0 0 1 0 0

10 km Tek

EKFY’li 3,01426e-016 8,088 0,000321376 6,12265e-020 9,00558 0,000647923

25 km Tek

EKFY’li 1,08975e-009 5,98383 4,23883e-005 1,80765e-021 9,38576 0,000149658

50 km Tek

EKFY’li 2,87488e-005 4,02285 2,6804e-005 5,92895e-014 7,38024 1,03919e-005

75 km Tek

EKFY’li 1 0 0 1 0 0

10 km Ġki

EKFY’li 6,69725e-018 8,53788 0,0330971 1,58237e-011 6,55243 0,0512955

44

Çizelge 3.1. (Devam) Klasik ve iyileĢtirilmiĢ Rof sisteminin BER, Q faktör ve göz

yüksekliklerinin sayısal olarak karĢılaĢtırılması

ĠNDĠRME HATTI YÜKLEME HATTI

Kurulan

düzenekler

BER

Q

FAKTÖR

GÖZ

YÜKSEKLĠĞĠ

BER

Q

FAKTÖR

GÖZ

YÜKSEKLĠĞĠ

25 km Ġki

EKFY’li 6,31549e-017 8,27557 0,00398846 3,46026e-021 9,31017 0,0145527

50 km Ġki

EKFY’li 8,57097e-007 4,74448 0,0053573 4,05552e-032 11,6851 0,00140189

75 km Ġki

EKFY’li 0,000281881 3,4484 0,000139491 3,22912e-017 8,2879 9,07987e-005

Kanal Sayısı

10 2,60242e-022 9,64412 0,000364167 2,40661e-013 7,2058 5,8164e-006

Kanal Sayısı

40 5,94375e-020 9,0701 0,000347373 3,07201e-013 7,17217 5,75238e-006

Kanal Sayısı

80 4,72244e-017 8,30918 0,000326484 2,9845e-012 6,8567 5,49991e-006

Kanal Sayısı

120 5,33132e-011 6,45682 0,000271014 2,08347e-011 6,5718 5,29078e-006

Lazer Gücü

0 dBm 7,77916e-015 7,68184 0,000310208 1,3287e-012 6,97078 5,57969e-005

Lazer Gücü

5 dBm 1,47823e-016 8,17416 0,000323681 9,63528e-013 7.0162 5,60276e-006

Lazer Gücü

10 dBm 5,63467e-017 8,2897 0,000326864 8,85345e-013 7,02811 5.60823e-006

45

4. SONUÇ VE ÖNERĠLER

Rof sistemi fiber optik üzerinden 3G, Wi-Fi ve diğer protokoller için hizmeti tek bir

merkezden veren, büyük ölçüde bakım ve donanım maliyetini düĢüren bir sistemdir. Rof

sistemi radyo frekanslı sinyalleri ileten optik bir bağlantıdır. Yapılan birçok çalıĢmada

kanal sayısını artırmak ya da uzak mesafelere sinyallerin iletilmesi gibi konuların üzerinde

durulmuĢtur.

Bu çalıĢmada, OptiSystem 12.0 simülatör yazılımı kullanılarak 1550 nm frekansında

çalıĢan standart bir sürekli lazer ile beslenen ve optik devre elemanlarının yer aldığı optik

haberleĢme sistemi modellenmiĢtir. Optik devre elemanlarının karakteristik özellikleri

gözlenmiĢ ve temel parametreleri değerlendirilerek veri iletimindeki kalitenin artırılması

sağlanmıĢtır.

Sistemde öncelikle fiber hat mesafesinin sinyal üzerine etkisi incelenmiĢtir. Klasik Rof

sistemi, bir EKFY’li sistem ve iki EKFY’li sistem fiber hat uzunluğu 10 km, 25 km, 50

km, 75 km için analiz edilmiĢtir. Klasik Rof sisteminde hat uzunluğu 10 km ile sınırlı iken,

bir EKFY’li sistemde bu uzunluk 50 km’ye, iki EKFY’li sistemde ise 75 km’ye kadar

uzatılmıĢtır.

Fiber boyu arttıkça sistemin veriminde düĢüĢ gösteren BER değerinin artıĢına paralel

olarak Q faktör değeri düĢmektedir. Sisteme eklenen EKFY’ler her bit periyodunda

sistemin BER ve Q faktör değerine olumlu etki yaparak BER değeri azalırken Q faktör

değerinde artıĢ gözlemlenmiĢtir.

Bu çalıĢma sonucunda modellenen optik haberleĢme sisteminde, diğer optik elemanların

üzerinde yapılacak olan parametrik ya da eleman değiĢtirme sayesinde farklı çalıĢmalar

yapılabilir.

46

47

KAYNAKLAR

1. Jan, L., Zafar, M.H., Ali, S.U. and Babar, M.I.K. (2013). Comprehensive Approach

Toward the Feasibility of Radio Over Fiber Technology for WiMAX Systems. IETE

Technical Review, 30(3), 200-209.

2. Yadav, V., Jaiswal, A.K. and Kumar, M. (2014). Radio over Fiber Technology. IOSR

Journal of Electronics and Communication Engineering, 9(3), 83-87.

3. Vyas, A.K. and Agrawal, N. (2012). Radio over Fiber: Future Technology of

Communication. International Journal of Emerging Trends & Technology in Computer

Science, 1(2).

4. Salha, M.A.A. (2012). Bidectional Radio over Fiber Transmission System Using

Reflective Semiconductor Optical Amplifer. Unpublished Master’s Thesis, The Islamic

University of Gaza, Palestine.

5. El-Nahal, F. (2011). Bidirectional WDM-Radio over Fiber System with Sub Carrier

Multiplexing Using a Reflective SOA and Cyclic AWGs. International Journal of

Advanced Computer Science and Applications, 2(8), 93-96.

6. Yu, X., Gibbon, T.B. and Monroy, I.T. (2008). Bidirectional Radio- Over-Fiber System

With Phase-Modulation Downlink and RF Oscillator-Free Uplink Using a Reflective

SOA. IEEE, 20 (24), 2180-2182.

7. Medeiros, M.C.R., Avo, R., Laurencio, P., Correia, N.S., Barrada, A., da Silva, H.J.A.,

Darwazeh, I., Mitchell, J.E. and Monteiro, P.M.N. (2007, December). Radio over Fiber

Access Network Architecture Employing Refelective Semiconductor Optical Amplifiers.

Paper presented at the first ICTON Mediterranean Winter Conference, Tunusia.

8. Arief M., Sevia M., Idrus and S. Alifah. (2008, December). The SCM/WDM System

Model for Radio over Fiber Communication Link. Paper presented at the first

International RF and Microwave Conference Proceedings, Malaysia.

9. Mohamed, N., Idrus S.M., Mohammad, A.B. and H. Harun. (2008, December).

Millimeter-Wave Carrier Generation System for Radio over Fiber. Paper presented at the

first Microwave conference proceedings, Malaysia.

10. Arellano, C., Bock, C. and Prat, J. (2005). RSOA-based Optical Network Units for

WDM-PON. Optical Society, America.

11. Capmany, J., Pastor, D., Leon, A., Chamorrow, P. and Santos, D. (1999). Experimental

Demonstration of Optical Prefiltering in WDM-SCM Optical Networks Employing

Ultraselective Optical Bandpass Filter. Electronic Letters, 35(4), 318-319.

12. Wang, J., Zhou, X., Xu, Y. and Wang, W. (2008). Performance Improvement of OFDM-

ROF System with Clipping and Filtering Technique. IEEE, 54( 2), 196- 199.

48

13. Larrode, M.G., Koonen, A.M.J., Olmos, J.J.V., Monroy, I.T. and Schenk, T.C.W. (2005,

September). RF Bandwidth Capacity and SCM in a Radio over Fibre Link Employing

Optical Frequency Multiplication. Paper presented at the first Proceedings of the 31st

European Conference on Optical Communication, Scotland.

14. Guillory, J., Tanguy, E., Pizzinat, A., Charbonnier, B., Meyer, S., Algani, C. and Li,

H.W. (2014). A 60 GHz Wireless Home Area Network with Radio over Fiber Repeaters.

Journal at Lightwave Technology, 29(16), 2482-2488.

15. Zhang, L., Wu, Y., Ye, T., Xu, J., Hu, X. and Su, Y. (2011). Simultaneous Transmission

of ASK, OCS-ASK and FSK Signals in a Radio over Fiber System Using a Single- drive

Mach- Zehnder Modulator . Paper presented at the first Journal of Physics: Conference

Series, 276(1).

16. Zhang, L., Hu, X., Cao, P., Wang, T. and Su, Y. (2011). A Bidirectional Radio over

Fiber System with Multiband- Signal Generation Using One Signal-Drive MZM . Optics

Express, 19(6), 5196-5201.

17. Leung, A. (2004). Performance Analysis of SCM Optical Transmission Link for Fiber-to-

the-Home . Master of Science Thesis, University of Kansas, ABD.

18. Singh, S., Gupta , N., Shukla , R.P. and Sharma, A. (2012). Simulation of full duplex

data transmission in ROF system using Optisystem . International Journal of Electronics

and Computer Science Engineering, 1(3), 916-924.

19. Aslan, Z. ve Yücel, M. (2012). Tek ve Çift GeçiĢli Erbiyum Katkılı Fiber Yükselteçlerin

C bandında Deneysel Olarak KarĢılaĢtırılması. Politeknik Dergisi, 15(3), 135-138.

20. Yamada, M. and Shimizu, M. (2003). Ultra-Wideband Amplification Technologies for

Optical Fiber Amplifiers. NTT Technical Review, 1, 80-84.

21. Mears, R.J., Reekie, L., Jauncey, I.M. and Payne, D.N. (1987). Low-Noise Erbium-

Doped Fibre Amplifier Operating at 1.54 µm. Electronics Lett, 23, 1026-1028.

22. Yücel, M. ve GöktaĢ, H. H. (2007). Kazancı DüzleĢtirilmiĢ S Band Fiber Raman

Yükselteç Tasarımı. Karabük Üniversitesi Teknoloji Dergisi, 10(4), 277-281.

23. Yücel, M. ve GöktaĢ, H. H. (2006). Fiber Raman Yükselteçlerde Pompalama Yönünün

Kazanç Spektrumuna Etkisi Üzerine Bir Simulasyon. G.Ü. Politeknik Dergisi, 9(3), 161-

164.

24. Bouzid, B., Abdullah, M.K. and Mahdi, M.A. (2008). High-Gain Erbium-Doped Fiber

Amplifier Incorporating a Double-Pass Amplification Technique as a Preamplifier. Laser

Physics, 18(4), 460-463.

25. Jamaludin, M. Z., Abdullah, M. K., Abdullah, F., Abas, A.F., Mahdi, M.A.and Rahman,

F. (2008). A Hybrid High-Gain Double-Pass Erbium-Doped Fiber Amplifier with

Dispersion Compensation Feedback Loop. Optics and Laser Technol, 40(2), 270-272.

49

26. Naji, A.W., Abidin, M. S. Z., Al-Mansoori, M.H., Faidz, A.R. and Mahdi, M.A. (2007).

Experimental Investigation of noise in Double-Pass Erbium-Doped Fiber Amplifiers.

Laser Physics Lett, 4(2), 145-148.

27. Yi, L.L., Zhan, L., Hu, W.S. and Xia, Y.X. (2006). Tunable Gain-Clamped Double-Pass

Erbium-Doped Fiber Amplifier. Optics Express, 14(2), 570-574.

28. Yi, L.L., Zhan, L., Taung, C.S., Luo, S.Y., Hu, W.S., Su, Y.K., Xia, Y.X. and Leng, L.F.

(2005). Low Noise FigureAll-Optical Gain-Clamped Parallel C+L Band Erbium-Doped

Fiber Amplifier Using an Interleaver. Optics Express, 13(12), 4519-4524.

29. Naji, A.W., Abidin, M.S.Z., Kassir, A.M., Al-Mansoori, M.H., Abdullah, M.K. and

Mahdi, M.A. (2004). Trade-Off between Single and Double Pass Amplification Schemes

of 1480-nm Pumped EDFA. Microwaveand Optical Technol. Lett, 43(1), 38-40.

30. Yücel, M., Göktas, H. H. and Akkaya, G. (2012, April). Optimization of the Three Stages

L Band EDFA. Paper presented at the first Signal Processing and Communications

Applications, SIU 2012. IEEE 20th.

31. Yücel, M. and Göktas, H. H. (2007, June). Gain Flattening Configurations at the L Band

Erbium Doped Fiber Amplifiers. Paper presented at the first Signal Processing and

Communications Applications, IEEE 15th.

32. Yücel, M. and GöktaĢ, H. H. (2012). Examination of Temperature Dependence of Double

Pass L Band Erbium Doped Fiber Amplifier. J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ, 27(2), 237-

243.

33. Singh, S. and Singh, A. (2010). Simulative Analysis of influence of Rf Sub-carriers on

performance of 10 GHz- band Bidirectional Radio over Fiber (Rof) System. Journal of

Scientific & Industrial Research, 69(1), 21-26.

34. Ng’oma, A. (2005). Radio-over-Fibre Technology for Broadband Wireless

Communication Systems . Doctoral dissertation, Electrical Engineering of the Eindhoven

University of Technology, Netherlands.

50

51

ÖZGEÇMĠġ

KiĢisel Bilgiler

Soyadı, adı : YILDIZ, Nihal

Uyruğu : T.C.

Doğum tarihi ve yeri : 31.03.1984, Ankara

Medeni Hali : Evli

Telefon : 05442528454

Email : nihalunnu@hotmail.com

Eğitim

Eğitim Derece Okul/Program Mezuniyet yılı

Yüksek Lisans Gazi Üniversitesi Devam Ediyor

Elektronik-Bilgisayar Eğitimi

Lisans Gazi Üniversitesi 2008

Teknik Eğitim Fakültesi

Elektronik- Bilgisayar Eğitimi Bölümü

Lise Dikmen Nevzat Ayaz Anadolu Meslek Lisesi 2002

Elektronik Bölümü

ĠĢ Deneyimi

Yıl ÇalıĢtığı Yer Görev

2010 Göle Endüstri Meslek Lisesi Öğretmen

2011 PınarbaĢı Endüstri Meslek Lisesi Öğretmen

2012- devam ediyor Gazi Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi Öğretmen

Yabancı Dil

Ġngilizce