#09 Koaks geometrisi ve empedansı, ekranlama sınırları, CATV kanal planı, HFC optik node mimarisi, DOCSIS 3.1/4.0 spektrumu ve ortam karşılaştırması

Aşağıda defterde yazılan bütün satırlar ve bunlara eşlik eden sesli anlatımın tam metni bulunur.

1. 1. Koaks geometrisi, empedans ve ekranlama sınırlarını kur

   

   Koaksiyel kablo, yani koaks, yüksek frekanslı sinyaller için tasarlanmış bir iletim ortamıdır.

   Yapısı dört eş merkezli katmandan oluşur.

   Merkez iletken katı/örgülü bakır veya bakır kaplı çelik olabilir; çap ve malzeme kablo tipine, frekansa, zayıflamaya ve güç gereksinimine bağlıdır.

   Onu çevreleyen, genellikle plastikten yapılmış bir yalıtım katmanı, merkez iletkeni dış kalkandan ayırır.

   Dış iletken sinyal dönüş yolunu ve ekranı oluşturur; folyo/örgü katmanları olabilir. Ekran etkinliği süreklilik, konnektör, bonding ve frekansa bağlıdır; girişimi mutlak engellemez.

   Son olarak koruyucu bir kablo kılıfı her şeyi kaplar.

   Bu eş merkezli tasarım koaksa iki temel avantaj sağlar.

   Koaksın kullanılabilir üst frekansı evrensel 1 GHz değildir; kablo/konnektör kaybına ve sistem planına bağlıdır. DOCSIS 3.1 tesisi 1,218 GHz'e, DOCSIS 4.0 ESD 1,8 GHz'e uzanabilir.

   Eş merkezli dış iletken iyi ekranlama sağlayabilir; fakat kaçak, ingress/egress ve EMI konnektör, ekran bütünlüğü, topraklama ve frekansa bağlıdır. Bükümlü çift de diferansiyel dengeyle ortak-mod girişimini reddeder.

   Zayıflama kablo geometrisi/malzemesi ve frekansla karşılaştırılmalıdır; koaksın her bükümlü çifte, her bantta ve aynı mesafede evrensel olarak 'çok daha düşük' kayıplı olduğu söylenemez.

   Koaks CATV/HFC dağıtımında kullanılabilir; yapılandırılmış LAN'da güncel örnek Cat 5e/6/6A dengeli kablodur. Kurulu ortam payı ülke, bina ve tarihe bağlıdır.

   Sesli anlatım metni

   Koaksiyel kablo, yani koaks, yüksek frekanslı sinyaller için tasarlanmış bir iletim ortamıdır. Yapısı dört eş merkezli katmandan oluşur. Merkezde veri sinyalini taşıyan kalın, katı bakır bir iletken bulunur. Onu çevreleyen, genellikle plastikten yapılmış bir yalıtım katmanı, merkez iletkeni dış kalkandan ayırır. Dış kalkan, metal folyo veya örgü ağ tabakasıdır; sinyal için dönüş yolu görevi görür ve dış girişimi engeller. Son olarak koruyucu bir kablo kılıfı her şeyi kaplar. Bu eş merkezli tasarım koaksa iki temel avantaj sağlar. Birincisi, yaklaşık 1 gigahertz'e kadar çok yüksek frekansları destekler. İkincisi, dış kalkan onu EMI'ye, yani Elektromanyetik Girişime karşı büyük ölçüde bağışık kılar; çok hassas olan bükümlü çiftten farklı olarak. Kalın merkez iletken, aynı mesafede bükümlü çiftten çok daha düşük zayıflama ile yüksek frekanslı sinyalleri destekler. Bugün koaks hâlâ kablolu televizyon ağlarında ve evlere son kilometre bağlantısında yaygın olarak kullanılmaktadır; ancak yerel ağlarda büyük ölçüde UTP Kategori 5 ve 6 kablolarla değiştirilmiştir.

2. 2. CATV/HFC topolojisi ile DOCSIS spektrumunu kur

   

   Koaksiyel kablonun en önemli uygulamalarından biri CATV'dir; yani Topluluk Anten Televizyonu veya kısaca kablolu TV.

   500–750 MHz tarihsel CATV tesis örneğidir; modern HFC üst sınırı tesise göre 1,002/1,218 GHz ve DOCSIS 4.0 ESD'de 1,8 GHz olabilir.

   6 MHz kanallar tarihsel System M/N analog TV ve bazı SC-QAM planlarıyla ilişkilidir; başka TV standartları 7/8 MHz kullanabilir, DOCSIS 3.1 ise geniş OFDM/OFDMA blokları ve alt taşıyıcılar kullanır.

   Bu aslında daha önce öğrendiğimiz Frekans Bölmeli Çoğullamanın pratikte uygulanmasıdır.

   Etkileşimli CATV sistemleri çeşitli genişliklerde kanallar da içerir; çift yönlü veri ve hatta ses iletimi için.

   Modern kablolu ağlar HFC, yani Hibrit Fiber Koaks mimarisini kullanır.

   HFC'de headend/hub ile optik node arasındaki erişim fiber olabilir; node RF/optik dönüşümün veya Remote PHY işlevinin sınırıdır, sıradan bir 'erişim noktası' değildir.

   Optik node sonrası koaks bölümü dağıtım/tap kollarıyla birden çok haneye paylaşımlı RF segmenti sağlayabilir; topoloji fiber-deep, node+0 veya FTTH dönüşümüne göre değişir.

   HFC fiber erişim bölümünü koaks RF tesisiyle birleştirir; uç kapasite node segmenti, spektrum bölmesi, modülasyon, gürültü, planlama ve eşzamanlı kullanıcılarla paylaşılır.

   HFC dijital TV, yüksek hızlı internet ve İnternet üzerinden ses telefoncusu gibi hizmetleri destekler; hepsi aynı ağ üzerinden eş zamanlı olarak sunulur.

   100 Mbit/s–1 Gbit/s bir hizmet paketi örneğidir, DOCSIS 3.1 standardının sabit sınırı değildir; CableLabs top-line kapasiteyi aşağı yönde 10 Gbit/s, yukarı yönde yaklaşık 1–2 Gbit/s olarak kapsamlandırır.

   Sesli anlatım metni

   Koaksiyel kablonun en önemli uygulamalarından biri CATV'dir; yani Topluluk Anten Televizyonu veya kısaca kablolu TV. CATV sistemleri geleneksel olarak koaks kullanarak 500 ile 750 megahertz'e kadar yüksek frekanslarda sinyal iletir. Toplam bant genişliği 6 megahertz'lik kanallara bölünür; her biri bir analog televizyon programı taşır. Bu aslında daha önce öğrendiğimiz Frekans Bölmeli Çoğullamanın pratikte uygulanmasıdır. Etkileşimli CATV sistemleri çeşitli genişliklerde kanallar da içerir; çift yönlü veri ve hatta ses iletimi için. Modern kablolu ağlar HFC, yani Hibrit Fiber Koaks mimarisini kullanır. HFC'de fiber optik kablolar omurgayı oluşturur; sinyalleri ana merkezden mahalle erişim noktalarına taşır. Erişim noktasından bireysel evlere koaksiyel kablo son kilometreyi kaplar. Bu hibrit yaklaşım, fiberin devasa bant genişliğini evlerde zaten kurulu olan mevcut koaks altyapısıyla birleştirir. HFC dijital TV, yüksek hızlı internet ve İnternet üzerinden ses telefoncusu gibi hizmetleri destekler; hepsi aynı ağ üzerinden eş zamanlı olarak sunulur. HFC kullanan kablolu internet, DOCSIS 3.1 ile saniyede 100 megabit'ten saniyede 1 gigabit'e kadar hız sağlar.

3. 3. Bükümlü çift ve koaksı aynı koşullarda karşılaştır

   

   İşlediğimiz kablolu iletim ortamlarını karşılaştıralım.

   Maliyet, kurulum ve girişim performansı kablo sınıfı, ekran, mesafe, konnektör, işçilik ve uygulamaya bağlıdır; bükümlü çift evrensel olarak en düşük bant genişlikli/en hassas ortam değildir.

   Cat 5 tarihsel sınıftır; güncel örnekte Cat 5e 1000BASE-T'yi, Cat 6A 10GBASE-T'yi 100 m kanalda destekler. Kablo kategorisi tek başına uygulama hızının garantisi değildir.

   Tipik erişim LAN için 100 metre, yerel döngüde DSL için birkaç kilometredir.

   Koaks ekranlama ve spektrum avantajı sunabilir; üst frekans, maliyet ve bükülme/kurulum karşılaştırması belirli kablo, konnektör, frekans, mesafe ve tesis standardına göre yapılmalıdır.

   Ağırlıklı olarak kablolu televizyon ve HFC internet erişimi için kullanılır.

   Hem bükümlü çift hem de koaks bakır tabanlıdır ve mesafe boyunca sinyal zayıflamasının temel sınırlamasını paylaşır.

   Bir sonraki ders grubunda kablosuz iletimi keşfedeceğiz: Serbest Uzay Kaybı hesaplamalarıyla mikrodalga bağlantıları ve MMDS, LMDS, WLAN gibi teknolojiler.

   Daha sonra uydu ve fiber optik iletişimi de işleyeceğiz; tüm ana iletim ortamlarının incelememizi tamamlayacağız.

   Sesli anlatım metni

   İşlediğimiz kablolu iletim ortamlarını karşılaştıralım. Bükümlü çift en ucuz ve kurulumu en kolay olandır, ancak en düşük bant genişliğine ve en yüksek girişim hassasiyetine sahiptir. Maksimum veri hızı Kategori 5 için saniyede 100 megabit'ten Kategori 6a ve 7 için saniyede 10 gigabit'e kadar uzanır. Tipik erişim LAN için 100 metre, yerel döngüde DSL için birkaç kilometredir. Koaksiyel kablo, kalkanı sayesinde iyi EMI bağışıklığı ile 1 gigahertz'e kadar daha yüksek bant genişliği sunar, ancak bükümlü çiftten daha pahalı ve daha az esnektir. Ağırlıklı olarak kablolu televizyon ve HFC internet erişimi için kullanılır. Hem bükümlü çift hem de koaks bakır tabanlıdır ve mesafe boyunca sinyal zayıflamasının temel sınırlamasını paylaşır. Bir sonraki ders grubunda kablosuz iletimi keşfedeceğiz: Serbest Uzay Kaybı hesaplamalarıyla mikrodalga bağlantıları ve MMDS, LMDS, WLAN gibi teknolojiler. Daha sonra uydu ve fiber optik iletişimi de işleyeceğiz; tüm ana iletim ortamlarının incelememizi tamamlayacağız.

4. 4. Koaks, HFC, spektrum ve kapasite ayrımını toparla

   

   Özetleyelim.

   Koaksiyel kablo dört katmandan oluşur: merkez iletken, yalıtım, kalkan ve kılıf.

   Koaks üst frekansı sistem/kabloya bağlıdır; ekranlama güçlü olabilir fakat ingress/egress, konnektör ve bonding kusurlarına karşı bağışık değildir.

   CATV/HFC frekans bölmeli RF tesisidir; 6 MHz yalnız belirli tarihsel plan/SC-QAM örneğidir, DOCSIS 3.1 OFDM/OFDMA blokları da kullanır.

   HFC, yani Hibrit Fiber Koaks, fiber omurgayı koaks son kilometre ile birleştirir; TV, internet ve sesi tek ağ üzerinden sunar.

   1 Gbit/s bir perakende hizmet örneğidir; DOCSIS 3.1 paylaşımlı tesis kapasitesi spektrum ve koşula göre çok-gigabit olabilir, abone verimi paket/profil/yük ile değişir.

   Koaks–bükümlü çift karşılaştırması evrensel sıralama değildir; bant, standart, erişim, ekran/denge, konnektör, maliyet ve kurulum senaryosu birlikte belirtilmelidir.

   Bir sonraki derste kablosuz alana gireceğiz; mikrodalga sistem tasarımı ve Serbest Uzay Kaybı hesaplamalarıyla.

   Sesli anlatım metni

   Özetleyelim. Koaksiyel kablo dört katmandan oluşur: merkez iletken, yalıtım, kalkan ve kılıf. 1 gigahertz'e kadar frekansları destekler ve EMI'ye karşı büyük ölçüde bağışıktır. CATV, FDM ile koaks kullanır; bandı 6 megahertz'lik TV kanallarına böler. HFC, yani Hibrit Fiber Koaks, fiber omurgayı koaks son kilometre ile birleştirir; TV, internet ve sesi tek ağ üzerinden sunar. DOCSIS 3.1 ile kablolu internet artık saniyede 1 gigabit'e ulaşır. Bükümlü çiftle karşılaştırıldığında koaks daha yüksek bant genişliği ve daha iyi koruma sunar, ancak daha yüksek maliyet ve daha düşük esneklik pahasına. Bir sonraki derste kablosuz alana gireceğiz; mikrodalga sistem tasarımı ve Serbest Uzay Kaybı hesaplamalarıyla.

Kaynak video: Haberleşme Temelleri #09 Koaksiyel Kablo ve HFC (4:58)