PTP ve PTMP Kablosuz Link Planlama: Fresnel, LOS, Link Bütçesi

Kablosuz linkin güvenilir çalışması için antenlerin birbirini görmesi yetmez. Birinci Fresnel bölgesinin en az %60'ı engelsiz olmalı, link bütçesi de hedeflenen modülasyon için tipik olarak 10–15 dB sönümlenme payı bırakmalıdır.

PTP (noktadan noktaya) linkte bütün kapasite tek bir bağlantıya ayrılır. PTMP (noktadan çok noktaya) sistemde bir baz istasyonunun kapasitesi çok sayıda aboneyle paylaşılır. Frekans bandı, anten tipi ve saha keşfi bu iki senaryoda farklı önceliklerle planlanır.

PTP ve PTMP arasındaki fark

Çoğu ISP ağında iki yapı birlikte kullanılır. Fiberin bittiği noktadan PTP ile yüksek bir kuleye taşınan kapasite, oradan PTMP ile abonelere dağıtılır.

Frekans bandı seçimi

Türkiye'de lisanssız cihazların kullanım koşullarını BTK'nın Frekans Tahsisinden Muaf Telsiz Cihaz ve Sistemlerine İlişkin Teknik Ölçütler belgesi belirler. Örneğin 5470–5725 MHz bandında azami ortalama EIRP 1 W'tır (en fazla 50 mW/MHz) ve iç ve dış mekânda kullanım mümkündür. Cihazların DFS (radar algılama) ve TPC (verici güç kontrolü) desteklemesi zorunludur. Diğer bantların güncel sınırlarını kurulumdan önce bu belgeden kontrol edin.

EIRP, verici gücü, anten kazancı ve kablo kaybından hesaplanır. Bu yüzden yüksek kazançlı antenlerde verici gücü düşürülmelidir. Dar hüzmeli anten yine de avantaj sağlar: alınan sinyal seviyesini artırır ve yan yönlerden gelen girişimi azaltır.

LOS, nLOS ve Fresnel bölgesi

• LOS (Line of Sight): İki anten arasında optik görüş vardır ve Fresnel bölgesi yeterince temizdir.
• nLOS (near/non Line of Sight): Görüş hattı kısmen veya tamamen engellidir. Sinyal kırınım, yansıma ve saçılmayla ulaşır. OFDM tabanlı radyolar çok yollu yayılımı tolere edebilir, ama kapasite ve kararlılık düşer. 5 GHz ve üzerinde yapraklı ağaçlar ciddi ek kayıp oluşturur. nLOS genellikle yalnızca kısa mesafeli PTMP abone bağlantılarında kabul edilebilir bir uzlaşmadır.

Fresnel bölgesi nedir?

Fresnel bölgesi, verici ile alıcı arasındaki düz hattın etrafında uzanan elipsoit biçimli bir hacimdir. Birinci Fresnel bölgesinde, doğrudan ışınla arasındaki yol farkı yarım dalga boyundan küçüktür. İletilen enerjinin önemli kısmı buradan geçer. Bu hacmin içine giren tepe, bina, ağaç ya da dünya eğriliği sinyalde kırınım kaybı yaratır. Pratik kural: birinci Fresnel bölgesi yarıçapının en az %60'ı engelsiz kalmalıdır.

Birinci Fresnel bölgesi yarıçapı:
r1 (m) = 17,32 × √( d1 × d2 / (f × D) )
         d1, d2: engelin uçlara uzaklığı (km)   D = d1 + d2 (km)   f: frekans (GHz)

Orta noktada (d1 = d2 = D/2):
r1 (m) = 8,66 × √( D / f )

Dünya eğriliği (k = 4/3 standart atmosfer):
h (m) = d1 × d2 / (12,74 × k)  ≈  d1 × d2 / 17

Orta noktada gereken boşluk ≈ 0,6 × r1 + h + bitki örtüsü/büyüme payı

Sahada bunun anlamı şu: 5 GHz'de 10 km'lik bir linkte, orta noktadaki en yüksek engelin üzerinde yaklaşık 6,8 m Fresnel temizliği ve 1,5 m dünya eğriliği payı gerekir. Toplam boşluk yaklaşık 8,3 m'dir. Ağaçların büyüme payı bunun üzerine eklenir.

Engel Fresnel bölgesine girdikçe kayıp hızla artar. Engelin tepesi tam doğrudan ışın hizasına geldiğinde (%0 temizlik), keskin kenar kırınım modeline göre ek kayıp yaklaşık 6 dB'dir. Engel doğrudan ışının üzerine çıktığında kayıp kısa sürede onlarca dB'e ulaşabilir.

Link bütçesi nasıl hesaplanır?

FSPL (dB)        = 20·log10(d_km) + 20·log10(f_MHz) + 32,44
EIRP (dBm)       = Ptx + Gtx − Ltx
RSSI (dBm)       = Ptx + Gtx − Ltx + Grx − Lrx − FSPL − Ldiğer
Sönümlenme payı  = RSSI − alıcı hassasiyeti (seçilen MCS ve kanal genişliği için)

Örnek: 5 km'lik bir PTP link, 5600 MHz, her iki uçta 27 dBi entegre anten, kablo kaybı yok.

FSPL             = 20·log10(5) + 20·log10(5600) + 32,44 = 13,98 + 74,96 + 32,44 ≈ 121,4 dB
Verici gücü      = 3 dBm  → EIRP = 3 + 27 = 30 dBm (1 W sınırında)
RSSI             = 3 + 27 + 27 − 121,4 ≈ −64,4 dBm
Hassasiyet       = −75 dBm (örnek: veri sayfasında hedef MCS için)
Sönümlenme payı  ≈ 10,6 dB

Pay yetersizse daha dar kanal, daha yüksek kazançlı anten veya daha düşük bir MCS hedefi seçilebilir. Kanal genişliğini iki katına çıkarmak kapasiteyi artırır, ama gürültü tabanını yaklaşık 3 dB yükseltir. Bu yüzden 20 MHz'den 80 MHz'e geçiş hassasiyeti yaklaşık 6 dB kötüleştirir.

RSSI, SNR ve sönümlenme payı hedefleri

RSSI tek başına kalite göstergesi sayılmaz. Girişim yüzünden gürültü tabanı −90 dBm yerine −75 dBm'e çıkarsa, −60 dBm RSSI yalnızca 15 dB SNR demektir ve yüksek modülasyonlar kullanılamaz.

Anten seçimi

Yüksek bir kulede çok sayıda sektör çalışıyorsa yan loblar belirleyici olur. RF elements Symmetrical Horn antenleri 30° ile 90° arasında, yatay ve dikey açısı eşit hüzmeler üretir. Yan lobları çok düşüktür. Bu sayede aynı direkteki yakın sektörler arasında izolasyon yüksek olur ve kanallar daha sık yeniden kullanılabilir. TwistPort konnektörlü modeller uyumlu radyolara koaksiyel kablo olmadan doğrudan bağlanır. Radyo tarafında MikroTik ve Ubiquiti ürün aileleri PTP ve PTMP senaryolarının büyük bölümünü karşılar.

Polarizasyonu da planlamak gerekir. Çift polarizasyonlu (H/V veya ±45°) antenlerde iki zincirin dengeli olması MIMO kapasitesi için gereklidir. Aynı direkteki komşu sistemlerde farklı kanal ve mümkünse zaman senkronizasyonu (GPS senkronlu TDD) kullanın.

Saha keşfi ve kabul testi adımları

1. Masa başı analiz: Koordinatları ve anten yüksekliklerini belirleyin, arazi profilini çıkarın, Fresnel ve dünya eğriliği kontrolü yapın. SRTM gibi arazi modelleri yaklaşık 30 m çözünürlüktedir ve bina ile ağaçları içermez. Sonucu mutlaka sahada doğrulayın.
2. Görsel LOS kontrolü: Dürbün, drone veya gündüz ayna/gece ışık yöntemiyle iki ucu doğrulayın. Ağaç büyümesini ve planlanan inşaatları not edin.
3. Spektrum taraması: Her iki uçta, anten yüksekliğinde kanal doluluğunu ve girişimi ölçün.
4. Mekanik ve statik: Direk veya pilonun rüzgâr yükünü, montaj yüksekliğini ve bakım erişimini kontrol edin.
5. Enerji ve topraklama: PoE bütçesini, UPS ihtiyacını, yıldırım ve aşırı gerilim korumasını planlayın.
6. İzin ve mevzuat: Bina sahibi izinlerini ve EIRP sınırlarını teyit edin.
7. Kabul testi: Tasarlanan ile ölçülen RSSI'yı, SNR'ı, zincir dengesini ve throughput'u karşılaştırın. Sonuçları kayıt altına alın.

WiMap, PTP ve PTMP link tasarımında SRTM arazi profilini, Fresnel ve LOS kontrolünü ve RSSI ısı haritasını aynı çalışma alanında gösterir. Tasarımlar PDF mühendislik raporu ve KMZ olarak dışa aktarılabilir. Radyo, anten ve montaj ekipmanları wi.com.tr üzerinden alınabilir.

Sık sorulan sorular

%60 kuralı neden %100 değil?

Birinci Fresnel bölgesinin yaklaşık %60'ı temiz olduğunda kayıp, serbest uzay kaybına çok yakındır. Daha fazla temizlik belirgin bir kazanç sağlamaz. Ancak atmosferik kırılma (k faktörü) değiştiğinde ve ağaçlar büyüdüğünde temizlik azalabilir. Bu yüzden önemli omurga linklerinde, düşük k değeriyle ek kontrol gibi daha muhafazakâr kriterler uygulanır.

Frekans arttıkça Fresnel bölgesi nasıl değişir?

Yarıçap, frekansın kareköküyle ters orantılı olarak küçülür. 60 GHz'deki Fresnel bölgesi 5,8 GHz'dekinin yaklaşık üçte biri kadardır. Buna karşın serbest uzay kaybı artar ve yüksek bantlarda oksijen ile yağış kaybı devreye girer.

60 GHz neden kısa mesafelerde kullanılır?

60 GHz'de oksijen soğurması yaklaşık 15 dB/km'dir ve yağış ek kayıp getirir. Bu dezavantajın karşılığında çok dar hüzme ve düşük girişim sayesinde geniş kanallar kullanılabilir. Bu yüzden bant kısa, yüksek kapasiteli ve yoğun kurulumlara uygundur.

RSSI iyi olduğu hâlde hız neden düşük?

En sık neden düşük SNR'dır: girişim gürültü tabanını yükseltir. Diğer olasılıklar zincirler arası dengesizlik, kısmi Fresnel ihlali nedeniyle çok yollu yayılım, yanlış kanal genişliği ve aşırı güçlü sinyalin alıcıyı doyurmasıdır.

SRTM arazi verisi planlama için yeterli mi?

İlk eleme ve arazi profili için yeterlidir. Tek başına karar vermek için yetmez. SRTM verisi yaklaşık 30 m çözünürlüktedir ve bina, ağaç ya da direk içermez. Kentsel alanlarda ve ormanlık güzergâhlarda saha doğrulaması şarttır.