21. yy'da Radyo ve Digitalin buluşması

Herkese merhaba.

Öncelikle, Konuya giriş yapmadan, kısaca benim konuyla ilgili maceramın başlayışına bir atıf yapmak isterim;

Çocukluğumdan beri elektronik genelinde, elektroniğin iletişim özelinde açıklanamaz bir merağım vardı. Ne yazık ki, bu merağım eğitimini aldığım ve şuan icra ettiğim mesleğime yansımadı. Ama, herzaman içimde diri kaldı ve "hobi" bağlamında hep kendine yer buldu. Sonra, yavaş yavaş icra ettiğim iş kolunda 20 seneyi devirince, yaptığım işte tecrübenin getirdiği rahatlık ve emekliliğe yaklaşmanın getirdiği "zaman" konforuyla(!) bu derinlerde kalmış merak kendine çıkış yolları bulma imkanları yakalamaya başladı. Evrim ağacıyla ilk kurulduğu andan itibaren tanışıklığım, zaten beni bir yerlerde tutmaya yarıyordu. Ama, doğal olarak, kendi spesifik ilgi alanımda çok yüzeysel kalıyordu. Sonra; içimdeki merağı diri tutup, besleyen böylesi bir oluşuma, kendi özelimde yönelip, biriktirdiğim bilgiyi neden aktarmayayım diye düşünüp bu yazıyı yazmaya karar verdim. Sizi daha fazla sıkmadan bu kaba taslak biyografiyi de böyle sonlandırmış olayım.

Öncelikle radyo iletişiminin tarihine kısa bir bakış atmak isterim; "1860'larda fizikçi James Maxwell radyo dalgaları üzerinde çalıştı. 1880'lerde ise bilim insanı Heinrich Hertz, Maxwell’in bu tezini geliştirdi ve deneylerle ispatladı. İtalyan fizikçi Guglielmo Marconi ise “radyonun babası” olarak anılıyor. 1890'larda ilk telsiz radyo sistemini geliştirdi. Daha sonra Mors alfabesiyle mesaj iletimini gerçekleştirdi.^[1]" TRT'den aldığım bu basit ve kısa açıklama ile yetineceğim. 1960'lı yıllar soğuk savaş dönemi çok popüler olan radyo iletişimi, günümüzde teknoloji ve internetin çok ileri boyutlara sıçramasıyla geri planda kalarak cazibesini yitirmiş gibi duruyor. Hatta, 21. yy neslinin çoğu bu yöntemden habersiz bile olabilir. İşte tam da burda ben edindiğim birikimi sizlere aktarmaya çalışacağım. Öncelikle "Amatör Telsizci" ifadesini tanımlayarak başlayacağım; "Amatör telsizci, radyo amatörü veya amatör telsiz operatörü, amatör telsizcilikte kendisine ait çağrı işareti olup yurt içi ve yurt dışıyla, kendilerine ayrılan frekans bantlarını kullanarak, izin verilen modülasyon tiplerinden herhangi birini kullanıp haberleşen ve bunu da hobi olarak yapıp bundan hiçbir menfaat sağlamayan kişilerdir.^[2]"

2000 yılı itibarıyla dünya genelinde yaklaşık 3 milyona yakın amatör telsizci bulunmaktadır(Wiki). Amatör telsizciler kendi çağrı işaretleriyle q kodları'nı ve bazı ortak jargonları kullanarak birbirleriyle iletişim kurarlar. Ülkemizde bu sayının 30binin üzerinde olduğunu tahmin ediyorum. İşte ben de, bu Amatörlerden biri olmanın zamanı artık geldi dediğimde, bir kaç sorunla karşılaştım. Bunlardan ilki, Amatör telsizci olabilmem için gerekli izin belgesini almak ve düzenlenen sınava girmek için yeterli eğitimimin olması nedeniyle internete başvurdum. Kaynaklar oldukça dar ve daha çok sınavı geçebilmek için geçmiş soruların ezberletilmesi mantığına dayanmakta. Kendim, öğrenme mantığıyla çalışayım dediğimde, o kadar da kolay olmadığını gördüm. Biraz geriye dönüp Lise fizik derslerini hatırlamam gerekti: Volt, Amper, Watt, Radyo dalga boyu, frekans gibi kavramları tekrar gözden geçirmem gerekti. Türkiye'de kendini tamamen bu iş için adamış gönüllü oluşumları göz ardı edemem ve gerçekten faydalarını da gördüm. Özellikle yakın süreçte yaşadığımız deprem sonrası ne kadar büyük bir iş yaptıklarını da görmüş oldum. Tüm iletişimin sekteye uğradığı, enkaz altında insanları kurtarmak için nasıl bir organizasyon kurduklarını görüp hayran kaldım. Burda bunlardan AKRAD'ın ismini zikretmem sanırım sakıncalı olmayacaktır. Bunun dışında, gönüllülerden oluşan,tamamen bireysel çabayla oluşturulmuş bir kaç internet sitesi daha var.

Şimdi, gelelim Radyo İletişimi ve Telsiz Kullanımının, günümüz teknolojisiyle bağlantısına. İnternetin ve hatta uydu iletişiminin böylesi uç noktalara geldiği günümüzde, Amatör Telsizciler, Çağın gerisine düşmemek için günümüz teknolojisi ile Radyo iletişimini bir noktada birleştirmeyi başarmışlar. Analog alıcı-verici mantığı ile çalışan telsiz sistemlerini, günümüzde digitalle birleştiren bu yöntem, geçmişin bu nostaljik iletişimini tekrar popüler hale getirme yolunda. Öncelikle analog olarak çalışan telsiz sitemlerini kabaca tarif etmeye çalışayım: "Bir telsiz cihazı temel olarak şu bölümlerden oluşur: Alıcı bölümü, verici bölümü, çıkış ya da güç katı, kontrol bölümü, sentezör, ses çıkış katı, ara frekans katı bölümü ve modülatör bölümünden oluşmaktadır.^[3] "Bir insanın sesi telsiz üzerinden elektromanyetik dalgalar aracılığıyla iletilir. Telsiz cihazları, AM ve FM gibi farklı modülasyon tekniklerini kullanarak sinyal iletimini gerçekleştirir ve sinyal kalitesini optimize etmek için özel filtreler ve antenler kullanılır. Sesin telsiz üzerinden iletimi şu şekilde çizilebilir: [Ses Kaynağı] –> [Mikrofon] –> [Telsiz Cihazı] –> [Anten] –> [Elektromanyetik Dalga]^[3]

Telsizin digitalle buluşması ise DMR ile mümkündür. Peki nedir Bu DMR?

"DMR Digital Mobile Radio kelimelerinin kısaltması olarak ticari amaçla ortaya çıkmış ancak avantajları ve internet altyapısı kullanılarak çok kolaylıkla uzak mesafe iletişimine izin verdiği için dünya çapında çok tutulan bir sayısal telsiz sistemidir. Sayısal telsiz sistemi sesi önce sayısal veriye çevirir. Çevrilen bu ses kalitenin korunması için oldukça yüksek bir boyuttadır. Bu veriyi telsiz yoluyla gerçek zamanlı olarak aktarmak mümkün olmadığı için CODEC denilen bir yazılım veya donanım ile bu ses verisi kodlanır. Yani belli bir algoritmaya göre sıkıştırılır. (zip/rar gibi sıkıştırma işlemleri de benzer işlemlerdir.) Daha sonra bu sıkıştırılmış veri havada oluşabilecek hataların alıcıda düzeltilebilmesi için tekrar işlemden geçirilerek ve gerekli bilgiler eklenerek sayısal modülasyon teknikleriyle alıcıya gönderilir.

DMR sisteminin, TDMA yani zaman bölmeli bir erişim sistemine sahip olması sayesinde tek bir röle ve duplexer ile tek bir frekans üzerinden 2 kanal sunması en temel avantajıdır. Bu sistem 2G cep telefonlarında kullanılan sistemin aynısıdır. Havada 4800 sembol/saniye oranında ham veri transferi yapar. 4fsk modülasyon kullanıldığı için bu hız sembol başına 2 bit olarak hesaplanır ve teoride 9600 baud data transferimiz olur.(pratikte ise daha bile düşüktür.) Gördüğünüz gibi, modern ses kodlama teknikleri sayesinde DMR gibi bir sistem, bilgisayar için aşırı ilkel sayılabilecek bu hızda bile çalışabilmektedir.^[4]

Tüm bu konuların elbette detaylarına giremeyeceğim. Yapmak istediğim kabaca bir yol haritası oluşturmak ve meraklısına kaynak olabilecek bir yazı oluşturmak.

Şimdi en son kısım olan, Tüm bunları elektronik ile birleştirmek. Öncelikle bu yazıyı yazmama karar verme sebeplerinden biri olan ve Evrim Ağacı2 youtube kanalının sevgili anlatıcısı Çağan ÇELİK'in "Dünyaya Kodlamayı Öğreten Bilgisayar: Raspberry Pi Nedir?^[5]" videosuna teşekkür etmek istiyorum ve bu vesile ile Hem Çağan ÇELİK'e hem de Evrim Ağacı2 Youtube kanalına selam göndermek isterim. Konumuza dönelim; Radyo iletişimi sağlayan ve bunları belirli konumlara kurulan "Röle(tekrarlayıcı) ile nispeten biraz daha uzak mesafelere taşımayı sağlayan radyo alıcı-vericilerini, nasıl global bazda iletişim sağlayan iletişim araçlarına çevirebiliriz? Sevgili Çağan ÇELİK'in üste linkini kaynak olarak bıraktığım videosundaki Raspberry Pi single-board computer (SBC) ile bunu nasıl yapabileceğimizi kısaca anlatmaya çalışacağım. Öncelikle, burda anlatacağım hiçbir bilgi benim kendi keşfim değil. Burada yazarak sığdıramayacağım bir çok gönüllünün internette paylaştığı, temelde amatör bir telsizcinin elektronik bilgisi ile hayat bulmuş bir projedir. Yukarda kaynak belirterek DMR'den biraz bahsettim. Kabaca, telsizcilerin kullandığı bir network diyebileceğimiz bu sisteme bir şekilde telsizlerimizi entegre etmemiz gerekir. Bunun için de, radyo dalgalarını biraz daha uzak mesafeye taşımamıza yaran Rölelerden bahsettim. Digitalde olay kısmen buna benziyor. Ama, radyo dalgalarını, sayısal veriye çevirip, bunu bir codec yarımıyla sıkıştırıp, daha sonra internet aracılığıyla globale taşımak gerekiyor. Radyo dalgalarını sayısal veriye çevirip, sıkıştırma işlemini, günümüzde yeni teknoloji ile üretilen telsiz cihazları ile yapabiliyoruz. Ama, bunu global ağa ulaştırmamız gerekiyor. Bunun için de "Hotspot" dediğimiz bir araca ihtiyacımız var. Bu Hotspot, bildiğimiz anlamda modemlerin kapsamını genişleten Hotspota benziyor ama biraz farklı. Burda Raspberry Pi devreye giriyor. Bilmeyenler için, Çağan ÇELİK'in de videoda anlattığı gibi Raspberry Pi ile bir çok proje yapılabiliyor. Biz de, Raspberry Pi ile Digital telsizimizi globale bağlayacak bir Hotspot yapabileceğiz. Bunun için Raspberry Pi'nin genişleme yuvası olan GPIO'ya takılan bir modem olan MMDVM kullanacağız. MMDVM uzun adıyla Multi Mode Digital Voice Modem (Çoklu modlu sayısal modülasyon modem) kısaca özetlemek gerekirse dijital özellikli telsiziniz ile “talk gruplar” arasındaki bağı internet altyapısını kullanarak sağlayan bir cihazdır. Burada, bunu nasıl yapacağımızın teknik detayına girmeyeceğim. Zira, dediğim gibi bu yazıyı yazmamdaki amaç, sadece meraklısına klavuz olabilmesi ve başlıkta olduğu gibi, başlık konularının birbiriyle bağlantısını kurmak. MMDVM entegre edilmiş bir Raspberry Pi görselini aşağıya bırakıyorum.

Son olarak; dünyada bu yöntemi kullanan protokollerden bahsetmek istiyorum. DMR, D-STAR, NXDN, YSF, P25 gibi çeşitli dijital modları birbirine bağlamak için bir çoklu protokol reflektör projeleri mevcuttur. Bunlardan en yaygın olanı DMR olmak üzere bölgesel olarak kullanılan protokoller de vardır. Örneğin; D-Star Japonya'da çıkmış ve orada yaygındır.

Bu Evrim Ağacı'na kattığım ilk yazı hatalar var ise editörlerden şimdiden özür dilerim. Bir de Evrim Ağacın'dan bir ricam olacak ya da yeni oluşumla biraz daha bu konulara eğilmesi düşünülen Evrim Ağacı 2'den; Temel Fizik sayılabilecek, ilk girişte bahsettiğim, radyo dalgaları ile iletişimin mantığını oluşturan konulara radyo iletişimini anlayabilmek maksadıyla biraz daha fazla içerik katılması Amatör Telsizciler ile Evrim Ağacı'nın kesişmesini daha çok sağlayacaktır diye düşünüyorum. Bu yazıyı sonuna kadar okuyan herkese teşekkür ederim. Yazıda geçen ve daha detaylı bilgi edinmek istediğiniz konular hakkında lütfen geri bildirim verin, elimden geldiğince, burda detayına gir(e)mediğim kısımlar için detaylıca yeni içerikler katmaya çalışırım. Hepinize sevgiler.