Bu makalemde transponder kapasitesi sorularına herkesin anlayabileceği basitlikte yanıtlar vermeye çalışacağım. Bu basite indirgeme, çok teknik bir makale olmayacağı anlamına gelse de, doyurucu olacağını umuyorum. Ayrıca bazı detayları da görmezden gelmek zorunda kaldım.
Analog yayıncılığın yapıldığı eski günlerde, belirli bir bant genişliğinde kaç kanal iletilebileceğini kesin olarak söyleyebiliyorduk. Bu durum bugünkü sayısal yayıncılık dünyasında geçerli değil artık. Günümüzde aynı transponder üzerinden iletilen HDTV/SDTV kanalları ve TV/radyo kanallarının bir kombinasyonunu sıklıkla görebilirsiniz. Kanallar bit hızlarında (ve bu nedenle de kalitede) farklılık gösterir. Bu nedenle bant genişliğinden yola çıkarak, tam olarak kaç kanal iletilebileceğini söylemenin bir yolu yoktur. Bu makaleyi okuduktan sonra, örneğin 20 kanalla dolu ve sembol oranı 27500, FEC değeri 3/4 olan bir transponder’dan ne tür bir video kalitesi bekleyebileceğinizi öğreneceksiniz.
Uydu yayıncılığıyla ilgilenen profesyonel, amatör ya da sadece uydu alıcısı kullanan herhangi biri, bir transponder’ın sembol oranı olduğunu bilir ya da hatırlar. Aslında bu sadece uydu alıcınızdaki manuel kanal aramadaki verileri ayarlamak için bilmeniz gerektiği için değildir.
Peki, nedir bu Sembol Oranı (Symbol Rate)?
Sembol oranı doğrudan bir transponder üzerinden iletilebilir yararlı veri miktarını etkiler. Ne kadar yüksekse daha fazla veri gönderilebilir. Daha fazla veri ise daha fazla TV ve radyo kanalı anlamına gelir. Dijital modülasyonda sembol oranı, sembollerin meydana geldiği hızı (frekansı) belirler. Bir sembol, modülasyon formatı tarafından belirlenen bir veya daha fazla bitten oluşabilir. Örneğin bir BPSK sistemindeki her sembol 1 biti temsil ederken bir QPSK sistemindeki her sembol 2 biti temsil eder.
Belirli bir sembol oranına sahip bir transponder’dan kaç tane TV kanalı yayınlanabileceğini kesin bir şekilde söyleyemeyiz fakat kanal sayısını makul bir doğrulukla tahmin edebiliriz. Bunun ana nedeni belirli bir kanal için saniyede kaç bit veriye ihtiyaç olunduğunun tam olarak söylenememesidir. Bit hızı (bit rate) içeriğin dinamik olması nedeniyle değişir.
DVB (Digital Video Broadcasting) standardı servis sağlayıcılarının farklı video çözünürlükleri ve farklı MPEG sıkıştırma seviyeleri arasında seçim yapmasına izin verir.
İyi bir uydu sinyal analizörü kullanılarak inceleseniz, bir SDTV kanalının 1,5 Mb/sn’den 6 Mb/sn’ye (hatta 7 Mb/sn’ye kadar) kadar ortalama bit hızlarına sahip olduğunu görürsünüz. Haliyle 1,5 – 2 Mb/sn bit hızına sahip bir TV kanalının görüntü kalitesi çok kötüdür. Resimler puslu, odaklanma sorunu varmış gibi gözükür. Ayrıca görüntüde MPEG sıkıştırmanın eseri olan geometrik ve renksel bozulmaları görebilirsiniz. Öte yandan Türkiye özelinde Kanal D, Star TV ve DMAX gibi kanalların SDTV yayınlarını incelediğinizde 8,5 Mb/sn’ye kadar yükselebilen değerlerle karşılaşırsınız. Bu kanalları uydu alıcınızın bağlı olduğu FHD ya da UHD bir televizyonda “upscale” yaparak (kenarlara doğru büyüterek) dahi izleseniz, HD kalitesinde olduğunu düşünmenize neden olabilir. Yine SDTV özelinde bahsetmek gerekirse, pek çok SDTV kanalının hala yayın yaptığı MPEG-2 sıkıştırma yönteminde, kabul edilebilir kalitede yayın yapan kanalların ortalama 3,5-4 Mb/sn video bit hızına sahip olduğu görülmektedir.
HDTV tarafında ise saniyede gerekli olan bit hızının daha yüksek olması nedeniyle MPEG-2 sıkıştırma yöntemiyle yayın yapan bir HDTV kanalı için ortalama olarak yaklaşık 15-20 Mb/sn, daha yeni ve çağdaş olan MPEG-4 H264 sıkıştırma yöntemindeyse ortalama olarak yaklaşık 10 Mb/sn gereklidir. Bant genişliğinin pahalı olması ve yayıncılar ile servis sağlayıcıları üzerindeki kar/maliyet baskısı nedeniyle , pek çok yayıncı kuruluş öncelikle HDTV yayınlarında MPEG-2’den MPEG-4’e geçiyorlar. Son dönem özellikle Turksat 42E üzerindeki SDTV yayınlarında da yoğun bir şekilde MPEG-4 SDTV yayınlarına göç yaşandığını görebilirsiniz.
Yukarıdaki bilgiler ışığında bir MPEG-2 SDTV’nin 4 Mb/sn, bir MPEG-4 HDTV’nin de 10 Mb/sn bit hızına ihtiyacı olduğunu varsayarsak belirli bir sembol oranına sahip bir transponder’dan kaç kanalın yayın yapabileceğini hesaplayabiliriz. Sembol oranının dışında dikkate alınması gereken birkaç şey daha var. O da yayının DVB-S mi DVB-S2 mi olacağı ve FEC (Forward Error Correction – İleri Yönde Hata Düzeltme) değerinin ne olduğudur. FEC değeri ne kadar yüksek olursa iletimin verimi de o kadar yüksek olacağından, belirli bir sembol oranında daha yüksek bit hızı kullanılabilmektedir.
Aşağıda görebileceğiniz grafiklerde transponder sembol oranı, FEC ve bit hızı arasındaki ilişkiyi daha net anlayabilirsiniz. Yukarıda bahsettiğimiz SDTV ve HDTV için gerekli olması gereken ortalama veri hızları olan SDTV için 4 Mb/sn, HDTV için 10 Mb/sn değerlerini Y ekseninde ölçeklenmiş bir şekilde bulabilirsiniz.
Yukarıdaki grafikte DVB-S standardına göre aktarım yapan bir transponder’da kaç adet 4 Mb/sn bit hızda SDTV yayını yapılabileceğini görebilirsiniz. Sembol oranı ekseni ile sembol oranının kesiştiği noktalarda bu sayıyı bulabilirsiniz. Örneğin, SR=27.5 MS/sn ve FEC=3/4 ise, bu transponder’da 40 Mb/sn’yi bulan kapasitede 10 kaliteli SD kanalının yayın yapabileceğini görebiliyoruz.
Bu ikinci grafikte ise aynı DVB-S transponder’ında kaç adet HDTV yayınlayabileceğinizi yine aynı yöntemle bulabilirsiniz. Buradaki ana farkın HDTV yayınının MPEG-2 değil MPEG-4 sıkıştırmasını kullandığıdır. Eğer MPEG-2 olsaydı bu sayılar yarı yarıya düşecekti. Örneğin, SR=27.5 MS/sn ve FEC=3/4 ise, bu transponder’da 40 Mb/sn’yi bulan kapasitede 4 kaliteli MPEG-4 HD kanalının yayın yapabileceğini görebiliyoruz.
Peki, DVB-S2 tarafında durum nasıl? DVB-S2 gün geçtikçe daha popüler oluyor ve daha çok tercih ediliyor. Hem SDTV tarafında hem de HDTV tarafında, az önce de bahsettiğim gibi, maliyet konusunda sağladığı avantajlar yayıncı kuruluşları cezbediyor.
Yukarıdaki grafikte ise DVB-S2 standardında aktarım yapan bir transponder’daki hesaplamalar gösterilmiştir. Modülasyon tipi (QPSK/8PSK) ve FEC değerlerinin sadece en popüler kombinasyonlarını göreceksiniz. Bunun nedeni ise tüm kombinasyonların grafiğe eklenmesi durumunda, grafiği okunamaz hale getirecek kadar çok kombinasyonun olmasıdır. Yukarıdaki diğer grafiklerdeki aynı örnek sembol oranı olan 27.5 Ms/sn için, DVB-S2’de 8PSK modülasyonu ve FEC= 3/4 parametreleri sonucunda 60 Mb/sn üzerinde kullanılabilir bit hızını elde ederiz ve bu da 6 adet kaliteli HD kanalın bu transponder’dan yayın yapabileceği anlamına gelir.
Burada biraz teknik ve her yerde bulamayacağınız bir bilgi vereyim. 8PSK ve yüksek FEC değeri, son kullanıcıların kullandığı alıcılarda aynı gürültü marjının garanti edilebilmesi için, transponder’ın daha yüksek enerji tüketmesine neden olur. Bundan dolayı sadece güneş panellerinden enerji elde eden transponder için tek fiziksel sınırlandırma budur.