සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 42

Multiple Access

මෙතෙක් කතා කළ සියලු මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමවලින් ඉටු කර ගත් වැදගත් රාජකාරිය වූයේ යම් සංඛ්‍යාතයකින් උපරිම සන්නිවේදනය කාර්යක් සිදු කර ගැනීමයි. එනම්, යම් සංඛ්‍යාතයකින් (සංඛ්‍යාත පරාසයකින්) වැඩිම පිරිසකට සන්නිවේදනය කිරීමට ඉඩ සැලැස්වීමයි. මෙය multiple access (බහු ප්‍රවේශය) ලෙස හඳුන්වමු.

එක් එක් මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමයේ නමින්ම බහු ප්‍රවේශ ප්‍රභේද නම් කර තිබෙනවා. පහත දැක්වෙන්නේ එලෙස නම් කරන මූලික බහු ප්‍රවේශ කිහිපයයි.

1. Frequency Division Multiple Access (FDMA) – FDM ක්‍රමය යොදාගත් විට ලැබෙන බහු ප්‍රවේශ විදිය.

2. Time Division Multiple Access (TDMA) – TDM ක්‍රමය යොදා ගත් විට ලැබෙන බහු ප්‍රවේශ විදිය.

3. Code Division Multiple Access (CDMA) – CDM ක්‍රමය යොදා ගත් විට ලැබෙන බහු ප්‍රවේශ ආකාරය.

SDM ක්‍රමය පදනම් කරගත් බහු ප්‍රවේශයක් නම් කර නැතත්, අවශ්‍ය නම් Space Division Multiple Access (SDMA) ලෙස එය අපට නම් කර ගත හැකියි. එහෙත් තාක්ෂණික සාකච්ඡාවලදී SDMA/SDM ගැන යම් දුරකට අමතක කර දමන බවක් පෙනෙනවා (ඒ ගැන කතා කිරීම අමතක කර දැමුවත්, එය භාවිතා නොකර සිටිමට නම් බැරිය).

එලෙසම OFDM ක්‍රමය පදනම් කරගෙන සකස් කළ බහුප්‍රවේශ තාක්ෂණයන් Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) ලෙස හැඳින්විය හැකියි.

ඇත්තටම අද වන විට ප්‍රායෝගි සන්නිවේදන පද්ධතිවල ඉහත එක් ක්‍රමයක් පමණක් භාවිතා කරන්නේ නැත. මේ ක්‍රම කිහිපයක් එකට භාවිතා වන දෙමුහුම් (hybrid) ආකාරයි තිබෙන්නේ.

අනිවාර්යෙන්ම FDM ක්‍රමය හා SDM ක්‍රමය සෑම සන්නිවේදන පද්ධතියකම භාවිතා වේ. එය ප්‍රායෝගික කාරණයකි (ඒ ක්‍රම දෙක අපට භාවිතා නොකර කිසිම සන්නිවේදනය පද්ධතියක් ප්‍රායෝගිකව සාදා ගත නොහැකිය).

උදාහරණයක් ලෙස, ඔබට ආශාවක් තිබුණත් සමස්ථ රේඩියෝ සංඛ්‍යාත පරාසය එකවර භාවිතා කරන සන්නිවේදන පද්ධතියක් සාදන්නට එය කළ නොහැකියි මොකද අපේ පරිපථවලට සපෝට් කළ හැක්කේ කුඩා සංඛ්‍යාත පරාසයන්ය (සමස්ථ රේඩියෝ සංඛ්‍යාත පරාසයට සාපේක්ෂව). එවිට, ඉබේම FDM තත්වය එතැන ඇති වෙනවා.

එලෙසම, ඔබට කොතරම් ආශාවක් තිබුණත් යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක පවතින සංඥාවක් (රේඩියෝ චැනලයක් කියා සිතමු) මුලු ලොව පුරාම පතුරුවන්නට, එය සිදු නොවන්නේ යම් දුරක් ගියාට පසු රේඩියෝ තරංග හීන වී යෑමයි. මෙවිට එතැන ඉබේම SDM තත්වය නේද පවතින්නේ දැන්?

ඉතිං අපට දක්නට ලැබෙන බොහෝ සන්නිවේදන පද්ධති FDMA/TDMA වේ. ඊට හොඳම උදාහරණයක් තමයි, ලංකාවේද ඉතාම ජනප්‍රිය සෙල්‍යුලර් තාක්ෂණය වන GSM. මේ ගැන වෙනම පාඩමක් පසුවට තිබෙනවා.

දැන් දැන් ඉතා වේගයෙන් ජනප්‍රිය වෙමින් පවතින සන්නිවේදන පද්ධති බොහොමයක් භාවිතා කරන්නේ FDMA/CDMA වේ (එය නිකංම CDMA කියාද බොහෝ අවස්ථාවල යොදනවා මොකද FDMA ඉතිං අනිවාර්යෙන්ම මොන සන්නිවේදන පද්ධතියෙත් යෙදෙනවනෙ). ලංකාවේ පවා දැනට ප්‍රචලිත සෙල්‍යුලර් CDMA පද්ධති කිහිපයක් තිබෙනවාන (LankaBel CDMA, SLT CDMA, Dialog CDMA). ඊට අමතරව ඔබ ඉන්ටර්නෙට් යෑම සඳහා භාවිතා කරන 3G කනෙක්ෂන් එකත් CDMA ය. තවද, GPS/GNSS පද්ධතියද/සේවාවද CDMA වේ. වයිෆයිද පදනම්ව ඇත්තේ CDMA මතයි.

Mobile Communication

යම් ට්‍රාන්ස්මිටරයකින් පිටවන රේඩියෝ තරංග දුරින් තිබෙන රිසීවරයකින් ග්‍රහනය කර ගත හැකි බව කවුරුත් දන්නවා. වයර් නැති නිසා, ඉතා ඉක්මනින් දුරස්ථ ස්ථාන කිහිපයක් අතර සන්නිවේදනය කිරීමට එය කදිමයි. එකවර විශාල පිරිසකට ළඟා වීමට ඇති හැකියාවත් (රූපවාහිනි රේඩියෝ ආදිය) අතිවිශිෂ්ටය. මෙය රේඩියෝ සන්නිවේදනයයි (radio communication).

ඉක්මනින්ම සන්නිවේදකයන්ට එකම තැන නොසිට ජංගමව එය කළ හැකි පරිදි රේඩියෝ සන්නිවේදනය දියුණු විය (වයර් භාවිතා කළා නම් එය කළ නොහැකියිනෙ). මෙමඟින් උඩුගුවනේ හෝ මහ මුහුදේ මැද සිටද සන්නිවේදන හැකියාව ලැබුණි. සඳ, අගහරු හෝ ඊටත් ඈත අභ්‍යවකාශයේ සිටද සන්නිවේදනය කළ හැකි විය. මෙය ජංගම සන්නිවේදනයයි (mobile communication). ජංගම සන්නිවේදනය ආකාර කිහිපයකින් සිදු කළ හැකි වුවත්, සෙල්‍යුලර් ක්‍රමය ඉතාම ජනප්‍රිය වේ.

පළමුව යම් රටක රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන් ප්‍රායෝගිකව බෙදන අයුරු කෙටියෙන් බලමු. මේ මොහොත වන විට රටේ ප්‍රබල මාතෘකාවක් බවටද පත් වෙමින් තිබෙන කාරණාවක්ද ඒ සමඟම විමසා බලමු (ITU ආයතනය මැදිහත් වන හැටි).

රේඩියෝ තරංග ඉතාම සීමිත සම්පතක් වීම නිසා ඉබේම ඉල්ලුම සැපයුම න්‍යාය අනුව (එනම්, ඉල්ලුම වැඩි වන විට හෝ ඉල්ලුමට සාපේක්ෂව සැපයුම අඩු වන විට භාණ්ඩයේ/සේවාවේ මිල වැඩි වීම), රේඩියෝ සංඛ්‍යාත මිල අධික භාණ්ඩයක් බවට පත්ව ඇත. මේ මොහොත වන විට ලංකා රජය රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන් මඟින් ඍජුව හා වක්‍රව (විවිධාකාරයේ බදු මඟින්) වසරකට රුපියල් බිලියන ගණන් හම්බ කරනවා. උදාහරණයක් ලෙස, අප ගෙවන සෑම ටෙලිෆෝන් බිලකින්ම 50%ක් පමණ බදු වේ.

සෑම සංඛ්‍යාත පරාසයටම එකාකාර ඉල්ලුමක් නැත; ඒ කියන්නේ සමහර සංඛ්‍යාත පරාස ඉතාම මිල අධික වෙනවා. සමහර සංඛ්‍යාත පරාසවලින් එක රුපියලක්වත් හම්බ කළ නොහැකිය. ඊට ජාත්‍යන්තර සම්මුතින්, ඓතිහාසික කාරණා ආදිය හේතු වේ.

රේඩියෝ තරංග පරාසය විවිධ අවශ්‍යතා සඳහා යොදා ගන්නවනෙ. ටීවී රේඩියෝ වැනි ජනසන්නිවේදනය සඳහා, ජංගම දුරකතන හා අධිවේගි අන්තර්ජාල සේවා සඳහා, ගුවන් යානා හා නවුකා සමඟ සන්නිවේදනය සඳහා, අභ්‍යවකාශ හා තාරකා විද්‍යා පර්යේෂණ සඳහා, GPS වැනි භූනිශ්චය සේවා සඳහා, ආරක්ෂක සේවා සන්නිවේදනය සඳහා, හා ආධුනික ගුවන්විදුලි සේවා සඳහා ආදී ලෙස එය දිග ලැයිස්තුවකි.

එක් එක් රටට එම රට තුල සියලු රේඩියෝ තරංගවලට හිමිකමක්ද තිබෙනවා. එහෙත් රේඩියෝ සංඥාවලට දේශසීමා නොතේරෙන නිසා විවිධ රටවලින් එන රේඩියෝ තරංග මිශ්‍රවීමෙන් සන්නිවේදන බාධා එල්ල විය හැකියි. ඒ කියන්නේ න්‍යායාත්මකව රේඩියෝ තරංග කෙසේ භාවිතා කළ යුතුදැයි තීරණය කිරීමේ සම්පූර්ණ අයිතිය ඒ ඒ රටවලට තිබුණත්, ප්‍රායෝගිකව හිතුමතේ එය කරන්නට බැරි බව පේනවා.

මේ සියල්ල කළමණාකරණය කරන්නේ යම් යම් ජාත්‍යන්තර සම්මුතින්ට අනුවයි. මේ සඳහා ITU ආයතනය මූලික වී ක්‍රියාත්මක වෙනවා. මේ පාඩම් මාලාව ලියන්නට පටන් ගත් මොහොතේ RR2012 ජාත්‍යන්තර සම්මුතිය බලපැවැත්තුවත් මාස කිහිපයකට පසු මේ මොහොත වන විට එම සම්මුතිය යාවත්කාලීන වී තිබෙනවා RR2016 මඟින්.

ඉතිං මෙම RadioRegulations (RR) රෙගුලාසි මඟින් සම්මත කර ගෙන තිබෙනවා මුලු රේඩියෝ තරංග පරාසයම විවිධාකාරයේ භාවිතාවන්ට යොදා ගත යුතු අන්දම. සියලු රටවලින් පැමිණි විද්වතුන් දීර්ඝ කාලීනව සාකච්ඡා කරලයි එම සම්මතයන් ඇති කර ගෙන තිබෙන්නේ කාටත් අසාධාරණයක් නොවන විදියට. එනිසා ලංකාවට හෝ වෙනත් රටකට බැහැ එම සම්මතයන් උල්ලංඝණය කරමින් රේඩියෝ තරංග ඕන ඕන විදියට භාවිතා කරන්නට. ITU එකේ RR වල තිබෙනවා පිටු සිය ගණනක විශාල වගුවක් Frequency Allocation Table කියා. එහි විවිධ සංඛ්‍යාත පරාසයන් වෙන් වෙන්ම විස්තරාත්මකව දක්වා තිබෙනවා කුමන කුමන සේවා සඳහා රටවල් විසින් ඒවා යොදා ගත යුතුද යන්න. ඒ ඒ රටවලට විවිධ හේතු නිසා විශේෂිත ආකාරවලින් සැලකීමටත් සිදු වෙනවා (ව්‍යතිරේකයන්). සුදුසු අධ්‍යනවලින් පසුව ඇති කළ එවැනි ව්‍යතිරේක පවා ඉහත වගුවල ෆුට්නෝට්වල දක්වා තිබෙනවා. ලංකාව සඳහාද එවැනි ව්‍යතිරේකයන් ගණනාවක් දක්වා තිබෙනවා.

ඉතිං එම වගුවේ සමහර සංඛ්‍යාතයන් ආධුනික ගුවන්විදුලි සේවාව සඳහා වෙන් කර තිබෙනවා. එවිට එම සංඛ්‍යාතයන් සඳහා මුදල් අය කළ නොහැකිය මොකද එය ඓතිහාසිකව පැවත ආ සිරිතක් (මුල් පාඩම්වල මේ ගැන අප කතා කළා). එලෙස මුදල් අය කළ නොහැකි විවිධ සේවා/ප්‍රයෝජන සඳහා යොදා ගන්නා සංඛ්‍යාත තිබේ. උදාහරණ ලෙස GPS/GNSS සඳහා වෙන් කළ සංඛ්‍යාතයන්, ISM බෑන්ඩ් පෙන්වා දිය හැකිය. එහෙත් ජංගම දුරකතන හා අන්තර්ජාල සේවා සපයන සේවා සඳහා වෙන් කර තිබෙන සංඛ්‍යාතයන් ඉතාමත්ම මිල අධිකව විකිණේ මොකද එම සංඛ්‍යාත ඔස්සේ දුරකතන ආදී වානිජමය සේවා ලබා දෙමින් අතිවිශාල ධනයක් උපයා ගත හැකි නිසා.

මුල් කාලයේ රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන්ට රජය විසින් යම් නිශ්චිත මිල ගණන් නියම කර තිබුණු අතර, අවශ්‍ය කෙනෙකුට/ආයතනයකට අවශ්‍යතාවේ හැටියට රටේ ප්‍රතිපත්ති හා රෙගුලාසිවලට යටත්ව, එම මුදල ගෙවා සංඛ්‍යාතයන් මිලදී ගත හැකිව තිබුණි. ඉන්පසු වාර්ෂිකවද මුදලක් ඒ සඳහා ගෙවිය යුතුය. මෙම ක්‍රමය දේශපාලුවන්ට මගඩි ඩීල් ගැසීමට හොඳ ක්‍රමයක්ද විය. අදටත් ලංකාවේ ගුවන්විදුලි හා රූපවාහින සේවා සඳහා මෙම ක්‍රමය අනුගමනය කෙරේ.

එහෙත් අද බොහෝ රටවල් එම රට තුල රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන් අවශ්‍ය අයට (දුරකතන සේවා සපයන්නන්ට ආදිය) ලබා දෙන්නේ තරගකාරි වෙන්දේසි ක්‍රමයෙනි. මෙමඟින් උපරිම ලාභයක් රජයට ලබා ගත හැකියාව තිබෙනවා පමණක් නොව විනිවිද බවින්ද යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, 4G LTE සේවාව සඳහා අවශ්‍ය 1800MHz කලාපයෙන් 10MHz ක පරාසයක් සඳහා ලංකාවේ Dialog Axiata සමාගම රජයට රුපියල් බිලියන 3.2ක් පමණ ගෙවා ඇත තරගකාරි වෙන්දේසියකදී. වෙන්දේසියට ඉදිරිපත් කිරීමේදී රජයේ තක්සේරුව වූයේ රුපියල් මිලියන 800කි. තරගකාරි වෙන්දේසිය නිසා රජයේ තක්සේරු මිලට වඩා 4 ගුණයක් රජයට ලැබුණි.

කුනු වෙච්ච දේශපාලුවන්ගේ මැදිහත් වීම නිසා, එලෙස විශාල මුදලකට විකිණිය හැකිව තිබූ රේඩියෝ සංඛ්‍යාත පරාසයක් නොමිලේම ගූගල් සමාගමකට මෑත කාලයේ ලබා දුන්නේය. ඒ Google Loon නම් ව්‍යාපෘතියකටය. මුලින් එම වැඩසටහන හඳුන්වා දුන්නේ ලාංකිකයන්ට නොමිලේම අධිවේගි අන්තර්ජාල පහසුකම දෙනවාය කියාය. එහෙත් පසුව කරුණු හෙලි වන්නේ නොමිලේ නොදෙන බවයි. ඒ වෙනුවට මුදලට තරගකාරිව අන්තර්ජාල පහසුකම් සපයන ආයතනවලට යටිතල පහසුකම් සපයන්නෙකු වශයෙන් ක්‍රියාත්මක වන බවක් (එනම් radio link backbone එකක් ලෙස ක්‍රියාත්මක වන බව) පවසනවා. එහෙත් මේ වන විට විවිධ තාක්ෂණික හා දේශපාලන බාධක මැද කිසිවෙක් සත්‍ය නොපවසන තත්වයකුයි පවතින්නේ.

තාක්ෂණික වටිනාකමක් ඇති නිසා ගූගල් ලූන් ව්‍යාපෘතිය ගැනත්, එහි ලංකාවේ මේ මොහොතේ පැන නැඟී ඇති තත්වය ගැනත් කෙටියෙන් සලකා බලමු. ගූගල් ලූන් ව්‍යාපෘතියේදී ටවර් හෝ වයර් නැත. ඒ වෙනුවට කිලෝමීටර් 18 ත් 25ත් අතර උඩ වායුගොලයේ යම් රටාවකට රඳවන මීටර් 15ක් පළල මීටර් 12ක් උස හීලියම් වායුවෙන් පුම්බපු බැලුන් වලින් (high altitude balloons) සාදපු ජාලයක් මඟින් පොලොවට සංඥා එවනවා (ඒ අතරම එක් එක් බැලුනයකින් ඒ අවට ඇති බැලුන් සමඟ රේඩියෝ ලින්ක් මඟින් සම්බන්ද වෙනවා). සෑම බැලුනයකම සූර්ය පැනලයකුත්, දවල් කාලයේ සූර්ය පැනලයෙන් චාජ් වී රාත්‍රියේදී විදුලය සපයන බැටරියක්, හා ට්‍රාන්ස්මිටර්/ඇන්ටනා සවි කර තිබේ.

බැලුන් ගණනාවක් යම් රටාවකට තැබීමෙන් ඉතා පහසුවෙන්ම පොලොව ආවරණය කළ හැකියි. දළ වශයෙන් එක් බැලුමකින් පොලොව මත අරය 40km ක පමණ වෘත්ත පෙදෙසක් (එනම් පොලොව මත වර්ගකිලෝමීටර් π x 40² = 5000ක් පමණ) ආවරණය කරයි. පොලොවේ සිට එම බැලුන්වලට දත්ත යැවියද හැකියි. ඒ සඳහා 4G/LTE ක්‍රමවේදය භාවිතා කිරීමට නියමිතය.

වායුගෝලයේ පහල කොටසේ වලාකුලු, විවිධ පැති වලට සුලං ආදිය තිබෙනවා. මෙවැනි නිරන්තර පරිවර්තනයන්/වෙනස්වීම්වලට භාජනය වෙන නිසා වායුගොලයේ පහල කොටස පරිවර්තීගෝලය (troposphere) ලෙස හඳුන්වනවා (පොලොවේ සිට කිලෝමීටර් 15ක් පමණ උසක් දක්වා). එහෙත් මෙම පරිවර්තීගෝලයට උඩින් තිබෙන තීරුව අපරිවර්තීගෝලය (stratosphere) ලෙස හඳුන්වනවා (පරිවර්තීගොලයත් පොලොවේ සිට කිලෝමීටර් 50ක උස දක්වා වූ අතරමැද තීරුව). නමින්ම කියවෙන පරිදි එහි කැලඹිලි අවමය. එහෙත් දළ වශයෙන් එකම පැත්තට එකම වේගයෙන් සෙමින් ගමන් කරන සුළඟක් තිබේ. ලූන් ව්‍යාපෘතියේ මුදා හරින බැලුන් මෙම අපරිවර්තී ගෝලයේ සුළං ඔස්සේ සෙමින් එකම දිශාවට ගමන් කරනවා. දින සිය ගණනක් එක් බැලුමක් අහසේ එක දිගට රඳවා තැබෙනවා.

සිතමු බැලුන් සියල්ලම ඉහල ආකාශයේ ලස්සන මාච් පාස් එකක් වගේ ලංකාවේ වම් කෙලවර සිට අනෙක් කෙලවරකට සෙමින් එකට ගමන් කරනවා කියා. වම් පැත්තේ බැලුන් දකුණට ගමන් කරන විට, එම හිස් තැන් පුරවන්නට නැවත වම් පැත්තෙන් බැලුන් ආකාශයට මුදා හරිනවා. දකුණු පැත්තෙන් එම බැලුන් බිමට බානවා. මෙලෙස නොකඩවාම අහසේ බැලුන් තිබෙන සේ සැකසිය හැකියිනෙ.

ඇත්තටම ඉතා අඩු වියදමකින් විශාල පෙදෙසකට අන්තර්ජාල සේවා සැපයීමට ලූන්ට හැකියාව තිබේ (ලංකාවේ කාලකන්නි දේශපාලුවන් එය විකෘතියක් බවට පත් නොකළොත්). දැනට ITU එකෙන් එම ව්‍යාපෘතිය දියත් කිරීමට බාධා එල්ල කරන බව විෂය භාර ඇමති කියා සිටියි. ඊට පිළිතුරු දෙන ITU කියා සිටින්නේ එය ලංකාව පැත්තෙන් සිදු වූ අතපසු කිරීම්වල ප්‍රතිපලයක් බවයි. එනම්, අපි ලූන් ව්‍යාපෘතියට ලබා දී තිබෙන සංඛ්‍යාත පරාසය ගැන ප්‍රශ්නයක් තිබේ.

RR රෙගුලාසිවල පැහැදිලිව දක්වා තිබෙනවා පොලොවේ සිට කිලෝමීටර් 20ත් 50ත් අතර උසක සිට (එනම් අපරිවර්තීගෝලයේ සිට) සන්නිවේදන රේඩියෝ සංඥා එවන විට, ඒ සඳහා යොදා ගත හැකි සංඛ්‍යාත පරාසයන්. නවතම RR2016 රෙගුලාසි අනුව,

1885 – 1980 MHz

2010 – 2025 MHz

2110 – 2170 MHz

වැනි සංඛ්‍යාත පරාසයන් ඒ සඳහා allocate කර තිබේ. ඊට අමතරව, ලංකාවට (හා තවත් රටවලට) මේ සඳහාම

27.9 – 28.2 GHz

31 – 31.3 GHz

47.2 – 47.5 GHz

47.9 – 48.2 GHz

යන පරාසද යොදා ගත හැකියි (අහල පහල රටවලට කරදර නොවන ලෙස). RR රෙගුලාසිවල මෙවැනි සන්නිවේදනයන් HAPS (High Altitude Platform Station) යන නමින් හඳුන්වන්නේ.

තවද, HAPS සඳහා වෙනත් සංඛ්‍යාතයන්ද අවශ්‍ය නම් රටකට යොදා ගත හැකිය; මෙවිට ITU ආයතනය ඒ ගැන සොයා බලා අනෙක් රටවලට හා අනෙකුත් සේවාවලට අවහිර නොවේ යැයි සොයා බලා අනුමැතිය ලබා දිය යුතුය.

ලංකාවට වී තිබෙන්නේ වෙනත් සංඛ්‍යාත පරාස ලබා දීමට උත්සහ කළ නිසා (තිබෙන තොරතුරු අනුව), ITU එකේ අනුමැතිය ඒ සඳහා ලබා ගැනීමේ පමාවයි. ඔවුන් ඒ ගැන අධ්‍යනය කරන තෙක් අපට බලා සිටීමට වේ. ඒ අනුව ලංකා රජයේ මේ ක්‍රියාවලිය ගැන කිසිම දැනුමක් නැති පිරිසක්ද සිටියේ යන ප්‍රශ්නය පැන නැඟේ. කෙසේ රේඩියෝ තරංග භාවිතාවේදී රටවල් හා ITU අතර ඇති සම්බන්දතාව මෙම සිද්ධිය නිසා පැහැදිලි වේ.