Kablosuz ağ standartları. Herhangi bir kablosuz ağ terminali veya taşıyıcısı,desteklediği kablosuz erişim standardı ile tanımlanır.

Transkript

1 Kablosuz ağ standartları Herhangi bir kablosuz ağ terminali veya taşıyıcısı,desteklediği kablosuz erişim standardı ile tanımlanır.

2 Kablosuz ağ standartlarını karşılaştırmada temel kriterler şunlardır: Kapsama alanı bps cinsinden kanal kapasitesi Desteklediği güvenlik özellikleri

3 Kapsama alan tanımları Kapsama alanını belirleyen en temel etken ağ bileşenlerinin yayın gücü ve frekanstır. Frekans değeri arttıkça (uzay boşluğu kaybı) sinyal kaybı da artar. Yüksek frekans değeri : _uzak mesafeler için elverişli değil, _fakat yüksek bant genişliği ve fazla sayıda iletişim kanalı için ihtiyaçtır.

4 Kapsama alanı hangi standardın hangi maksatla kullanılabileceğini gösterir. Örneğin bina içi kullanım maksadıyla tasarlanan erişim standardında bina kat alanı göz önünde bulundurulur.

5 Tasarım kriterleri: 1- Kapsama alanının gereğinden büyük olması çevrede elektromanyetik kirliliğe neden olur. Örneğin bina içi kullanılan her bir ağ bileşeninin 1000 metrelik çapta bir yayın yaptığını ve birçok evde bu yayının yapıldığını düşünelim. Yüksek yayın gücü ve frekansa sahip bu yayınlar insan sağlığını tehdit edici boyutlara varabilir. Ayrıca, aynı çalışma frekansında yer alan birçok yayının birbirinin kapsama alanında olması, EM dalga girişimine ve dolayısıyla iletişim kalitesinin düşmesine neden olacaktır.

6 2-Bir kaynağın ihtiyacın üzerinde kullanılması israfa sebep olur. Uzun kapsama alanı yüksek yayın gücü gerektirdiğinden kullanılacak cihazların da güçlü olması gerekir. Bu da fazla cihaz ve elektrik enerjisi maliyeti demektir. 3-Yayın frekansları, yayın gücü ve kapsama alanları yasal düzenlemelerle belirlenmiştir.

7 Kapsama alanı sınıflandırması Indoor Bina içi 0-30 metre Outdoor Bina dışı metre Mid range outdoor Bina dışı orta menzil metre Long range outdoor Bina dışı uzun menzil metre

8 Kanal kapasitesi Kanal kapasitesi, iki nokta arasında saniyede aktarılabilecek bit oranını ifade eder. Kbps, Mbps, Gbps ölçütleri kullanılır. Aynı bant genişliğine sahip iletişim standartlarının bilgi taşıma kapasiteleri birbirinden farklı olabilir. Fiziksel kapasiteleri aynı olmasına rağmen, farklı standartların farklı bilgi taşıma kapasitesine sahip olmaları, kullandıkları RF ve/veya çoklu erişim teknolojilerinin birbirinden farklı olmasıdır.

9 Yeni kablosuz erişim standartları için geliştirilen RF ve çoklu erişim teknolojileri, kanalların taşıma kapasitelerini sürekli arttırmaktadır. Örneğin: IEEE b standardı : 20Mhz bant genişliği-11mbps bilgi taşıma kapasiteli iken IEEE g standardı: 20Mhz bant genişliği-54mbps bilgi taşıma kapasitesine sahiptir.

10

11

12 WPAN(Wireless Personal Area Network) Kablosuz kişisel alan ağları

13 WPAN(Wireless Personal Area Network) Kablosuz kişisel alan ağları Kablosuz Kişisel alan ağı ya da WPAN (Wireless Personal Area Network), kablosuz bir bigisayar ağı sistemidir. Günümüzde bir endüstri standardıdır. Bir kişisel alan ağı kişisel dijital asistanların ve telefonlarında dahil olduğu bilgisayar aygıtları arasında iletişim için kullanılan bilgisayar ağıdır. Bir Pan genellikle birkaç metre mesafededir. PAN'lar Internet veya daha yüksek seviyeli ağa bağlanmak için veya kişinin kendi kişisel aygıtları arasında iletişim için kullanılır. Kişisel alan ağlarında Firewire ve USB gibi bilgisayar kablosu kullanılır. Bir kablosuz kişisel alan ağı IrDA(Kızılötesi), Bluetooth, HomeRF,, Z-Wave ve ZigBee gibi kablosuz ağ teknolojileri ile yapılır.

14 KIZILÖTESİ TEKNOLOJİSİ IrDA teknolojisiyle çalışan en tanınmış elektronik ürün uzaktan kumandadır. Kızılötesi, görülebilen kırmızı ışıktan daha uzun dalga boyuna sahip, gözle görülmeyen ışınlardır. Kızılötesi ışınlar olarak da anılırlar. Isı detektörleri ile tespit edilenler en uzun dalga boyu olanlarıdır. Yaklaşık olarak, dalga boyları 0,8 mikron ile 1000 mikron arasındadır. Normal fotoğraf filmlerine tesir etmezler ve normal optik aletlerle fark edilmezler. Bunun sebebi, enerjilerinin görülen ışığın enerjisinden oldukça düşük olmasıdır. Fark edilmeleri ancak ortaya çıkardıkları ısı sonucu olur. IrDA kısa menzillidir (birkaç metre).

15 Kızılötesi ışınların önemli kullanış yerleri son yıllarda yaygınlaşmıştır. Pek çok maddenin kimyasal analizi bu tür ışınların yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Özellikle İkinci Dünya Savaşında yansıyıp gelen kızılötesi ışınların görünür hale getirilmesiyle, karanlıktaki cisimler fark edilmiştir. Bu tür ışınların ısı etkisini kullanan fırınlar ve cilt hastalıkları tedavisinde kullanılan lambalar yapılmıştır. Geliştirilen yeni hassas filmlerle, ışık vermeyen fakat sıcak cisimlerin fotoğrafını çekmek mümkün olmaktadır. Bu tür fotoğraflar gün ışığında olabildiği gibi, karanlıkta da çekilebilir. Özellikle askeri sahada kullanılması, gün geçtikçe artmaktadır. Ayrıca vücudun sıcaklık durumunun araştırılmasında, sanayide ve gözle görülemeyen yıldızların tespitinde, astronomide kullanılır. Bunun yanında polisiye olaylarda görülmeyen yazıların, parmak izlerinin ve lekelerinin tespitinde de istifade edilir.

16 Kızılötesi teknolojisi elektromanyetik spektrumda gözle görülebilen ışığın altındaki frekansları (3x1014kHz / nm) veri iletiminde kullanan bir teknolojidir. Alıcı ile verici cihaz arasında açık görüş hattının bulunduğu ortamlarda ve kısa mesafeler için çok uygundur. Kızılötesi teknolojisini iki tür kullanmak mümkündür. Birincisi görüş hattı (direct beam, line of sight),ikincisi ise yansıma (diffused beam) yöntemidir. Doğal olarak görüş hattı yöntemi diğerine oranla daha fazla veri iletişimi sağlamaktadır. Ancak uygulamada geniş alan kaplamak ya da çok kullanıcıya ulaşabilmek için yansıma yöntemi tercih edilmektedir.

17 Profesyonel olarak kızılötesi teknolojisi geçici ağ kurma ihtiyacı duyulan toplantılarda veya gezici satış elamanları tarafından kullanılmaktadır. Bu tür kullanımda yerel kablolu ağ ile bağlantı kurarak bilgi alış verişinde bulunmak ve sunucuya bağlı faks ve yazıcı gibi cihazlardan faydalanmak mümkündür. Aynı ortamda çalışan bir gurubun yazıcı, faks ve benzeri donanımları ortaklaşa kullanabilmeleri için bir ağ oluşturmaları da mümkündür. Kısa mesafe iletişim için uygun olan kızılötesi teknolojisinin iletişim mesafesinin kısalığı ve fiziksel engellerin ötesine ulaşamaması nedeniyle kablosuz yerel ağlarda çok az kullanılmaktadır. WLAN pazarında %14 oranında kullanıldığı ve bu oranının giderek azaldığı belirtilmektedir. Kızılötesi teknolojisi kısa mesafe (10 m) kablosuz iletişim için uygun ve ucuzdur. Ancak mobil kullanım için uygun değildir. Kızılötesi teknolojisi WPAN larda kullanılmaktadır.

18 BLUETOOTH TEKNOLOJİSİ Kablo bağlantısını ortadan kaldıran kısa mesafe radyo frekansı(rf) teknolojisinin adıdır. Bluetooth bilgisayar, çevre birimleri, ve diğer cihazların birbirleri ile kablo bağlantısı olmadan haberleşmelerine olanak sağlar. Radyo dalgaları ile çalıştığından cihazların birbirini görmelerine ihtiyaç yoktur. Bluetooth aynı zamanda ağ bağlantısının çeşitli cihazlara dağıtılmasını da sağlar. Bluetooth ses iletimine de olanak tanımaktadır. Kısa mesafede ve kişisel kullanım esas alındığı için düşük ücret, düşük güç ve düşük profilli teknoloji hedeflemiştir. Bluetooth teknolojisi 2.4 ghz ISM frekans bandında çalışmakta olup, ses ve veri iletimi yapabilmektedir. 721 kbps'a kadar veri aktarabilen bluetooth destekli cihazların etkin olduğu mesafe yaklaşık 10 ile 100 metredir. Birden çok cihaz bluetoothlu cihaz aynı anda birbiriyle iletişim kurabilir.

19 1994 yılında Bluetooth Ericsson firması tarafından geliştirildi, cep telefonları ve diğer mobil cihazları kablosuz birbirine bağlamak ve iletişim kurmak için yılının başlarında bilgisayar ve telekomünikasyon endüstrisinin Bluetooth teknolojisiyle ilgilenen öncü firmaları Bluetooth Özel Çalışma Grubu (SIG: Special Interest Group) altında birleştiler. SIG nin temel amacı Bluetooth teknolojisinde yaşanan gelişmeleri yakından izlemek ve bu teknoloji için açık, global bir ağın oluşmasını sağlamaktır.

20 Bluetooth lar 2.4 GHz ISM bandında GHz den başlayarak GHz e kadar 1 MHz atlayarak 79 atlama frekansı kullanır. Bluetooth ağları sekiz cihaza kadar birlikte master- slave durumunda bir ağ oluşturabilirler ki buna pikonet (piconet) denilmektedir. Bir pikonet de bir cihaz master konumunda diğer 7 cihaz ise slave konumunda, master cihaza bağlanabilir ve böylece kablosuz ağ zinciri oluşturulur. Master cihaz ağı kontrol eder. Pikonet deki tüm cihazlar aynı frekans kanalını ve aynı frekans atlama sırasını (frequency hopping sequence) kullanırlar. Kapsama alanı genişletmek amacıyla Pikonet ler birbirine bağlanarak Scatternet ler oluşturulabilir. Bu durumda her Pikonet farklı bir atlama kanalı kullanılır. Bluetooth sistemi cihazındancihaza çalışma modeline ve sabit erişim noktalı ağ oluşumuna imkân vermekle birlikte en popüler kullanımı aynı fiziksel ortamdaki mobil cihazları birbirine bağlanması şeklindedir.

21

22 Bluetooth radyo güç sınıfları: Bluetooth standartları, üç farklı tipte güç sınıfına müsaade etmektedir. Bu güç sınıfları bluetooth cihazlarının farklı mesafelerde bağlantı kurmalarına imkân tanır. Bluetooth bağlantısı için ayrıca minimum mesafe de söz konusudur. Radyolar birbirine çok yakın konulurlarsa bazı alıcılar doyma noktasına gelebilir ve birkaç bluetooth radyosu kısa uzunluktaki hatlarda güvenilir olmayabilir. Bu minimum mesafe yaklaşık olarak 10 cm dir. 100 m lik hatlar 1.sınıf yüksek güçlü radyolara ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, düşük ve yüksek güçlü cihazların farklı mesafelerde kombinasyonları kullanılarak da piconetler (en küçük bluetooth şebekesi) oluşturulabilir. En çok kullanılan Sınıf 2 radyo 2.5 mw güç kullanır. Bluetooth çok az güç tüketmek üzere tasarlanmıştır. Cihazlar aktif değilken güç tüketimini azaltmak için kapanır.

23 avantajları Birlikte çalışabilirlik: Bluetooth ağlarında farklı üretici firmaların farklı cihazlarının aynı profili kullandıkları sürece birlikte çalışabilirliği garanti altına alınmıştır. Kısa mesafe kablosuz haberleşme yapısı Açık standart yapısı Ses ve veri haberleşmesi Tüm dünyada uyumlu olması: Bluetooth teknolojisini kullanan cihazlar herhangi bir ek donanım ve yazılım gerektirmeden çalışmaktadır.

24 kullanım alanları Cep telefonlarıyla kablosuz kulaklıklar arasındaki iletişim bluetooth ile sağlanmaktadır. Fare, klavye, yazıcı, kamera, hoparlör gibi çevresel bilgisayar birimlerini bilgisayara bağlamak için bluetooth teknolojisi kullanılır. Kızılötesi kullanılarak yapılan tüm transferlerin yerine bluetooth teknolojisi kullanılabilir.

25 HomeRF HomeRF, ev ve küçük işyerleri için geliştirilen kablosuz erişim standardıdır.özellikleri Mart 1998 de kurulan Home Radio Frequency Working Group (HomeRF WG) isimli çalışma grubu tarafından ortak kablosuz erişim protokolü (Shared WirelessApplication Protocol-SWAP) adı altında duyurulmuştur. HomeRF evde bulunan PC,kordonsuz telefon ve diğer cihazlar arasında ses ve veri iletişimini kablolama masrafına gerek kalmadan kablosuz olarak sağlamaktadır. HomeRF Çalışma Gurubunun kurulmasından sonra pek çok firma bu guruba katılmış ve üye sayısı 100 civarına ulaşmıştır. Son olarak her biri kendi sektöründe lider konumda olan firmaların katılımıyla çalışmalar sonuçlandırılarak SWAP 2.0 geliştirilmiştir. SWAP 2.0 ile başlangıçta 1.6 Mbps olan veri iletişim hızı 10Mbps e çıkarılmıştır. Gelecekte veri iletişim hızının 20 Mbps veya daha yükseğe çıkarılması hedeflenmiştir.

26 HomeRF sistemi 2.4 GHz ISM bandında çalışmakta ve 50 metreye kadar mesafede veri iletişimi sağlamaktadır. HomeRF in İletişim mesafesi işyeri uygulamaları için kısadır. Ancak ev uygulamaları için yeterlidir. HomeRF in el tipi cihazlarda çoklu ortam uygulamaları için b den daha iyi bir teknoloji olduğu yönünde görüşler de bulunmaktadır.

27 ZigBee ZigBee, IEEE kablosuz iletişim standartları temelinde oluşturulmuş, bluetooth a alternatif olarak olarak düşünülmüş, daha az güç gerektiren, daha ucuz maliyetli bir kablosuz iletişim standardıdır. Düşük maliyet sayesinde kablosuz kontrol ve izleme sahalarında oldukça yaygın kullanım imkanı ve düşük güç gereksinimi sayesinde ise daha küçük pillerle daha uzun süre çalışma olanağı sunmaktadır. Çalışma frekans aralığı 868 MHz ile 2.4GHz arasında bulunulan ülkeden ülkeye değişebilmektedir. Tasarımı itibariyle küçük ve ucuz mikroişlemciler üzerinde çalışacak şekilde geliştirilen, basit ve güvenli bir yazılım dizaynına sahiptir. ZigBee teknolojisine yönelik eleştiri ise, 2.4 GHz olan çalışma aralığının diğer kablosuz iletişim standartlarının çalışma frekans aralığında olması ve bunun da girişim olasılığını arttırmasıdır.

28 ZigBee Bu iletişim teknolojisi, WPAN oluşturulurken 868 Mhz, MHz ve 2.4 GHz hızlarda kullanılır. ZigBee kullanımında; veri haberleşmesi yapan cihazlar arası uzaklık en fazla 50 metre olmalıdır. Veri aktarım hızı en fazla 250 kbps (kilobit per second-saniyede kilobit) olmaktadır. ZigBee, IEEE standartı olarak bilinmektedir. ZigBee görev döngüsü düşük olduğu için uygulamalarda yüksek veri aktarımı sağlar. Bu durum ZigBee kullanımını, kontrol cihazlarının ve sensörlerin yaygın olarak kullanıldığı ev, iş ve endüstriyel otomasyon alanlarında ideal kılar. ZigBee peerto-peer, star(yıldız) ve mesh(örgü) ağ topolojilerine uyumludur. ZigBee bir kablosuz kişisel alan ağında 255 adete kadar cihaz iletişimi sağlayabilir.

29

30 Z-Wave Zensys isimli Danimarkalı bir teknoloji firması tarafından geliştirilen, düşük enerji ve düşük bant aralığında çalışan kablosuz iletişim teknolojisidir. Genel kullanım alanı ev otomasyonu ve kontrol teknolojileridir. Z-Wave tam anlamıyla RF tabanlı bir teknolojidir. Ev otomasyonu standartlarından biri olan X10 "Industrial Standart"'ın bir versiyonu olmasına rağmen, X10 tabanlı sistemlere göre daha hızlı cevap verir. Z-Wave, sinyallerin iletildiğini belirten geribesleme "acknowledge" sayesinde X10'a göre güvenlik açısından bir adım önde görülmektedir. X10 tabanlı bir iletişim teknolojisi, birim veriyi 1 saniyede iletirken, Z-Wave teknolojisi aynı veriyi geri bildirimi ile birlikte yaklaşık 50 ms lik bir sürede iletebilmektedir. Açık havada 30 metreye kadar veri iletim kapasitesinde ve 900 Mhz lik frekans aralığında çalışır.

31 Ultra Wideband UWB olarak da bilinen "ultra wideband"; kısa mesafede, fazla miktarda veriyi, yüksek frekans bant aralığında çok düşük enerji kullanarak veri iletişimini gerçekleştiren bir kablosuz iletişim teknolojisidir. Geniş bant aralığında çalışan teknolojilerin tipik özelliklerinden olan kısa mesafede, az enerji ile çok miktarda veri taşıma özelliklerine ek olarak UWB, çeşitli engellere rağmen(kapı, duvar, cam...) sinyal iletimini gerçekleştirebilmektedir. Bu özellikleri sayesinde radar uygulamaları kapsamında kullanılmaktadır. UWB teknolojisi ile veri aktarım hızı başlangıçta mbps hızında iken veri aktarımı sırasında 1 gbps hızına kadar çıkabilmektedir.

32 WUSB (Kablosuz USB Teknolojisi) WUSB (Wireless USB - Kablosuz USB), bilgisayar ve çevre birimlerinin aralarında kısa mesafede, yüksek bant genişliğinde kablosuz USB bağlantısı kurmak amacıyla geliştirilen teknolojidir. Kablosuz USB (WUSB)' nin amacı kablolardan bağımsız olarak sunucu ve istemciler arasında USB 2.0 kalitesinde ve hızında veri iletişimi sağlamaktır. WUSB' nin genel anlamda iletişim topolojisi USB 2.0 ile hemen hemen özdeş yapıdadır. Bu yapı halihazırda varolan USB 2.0 cihazların yeni bir düzenleme yapılmadan kablosuz USB ile birlikte çalışmasına imkan sağlamaktadır.

33 WUSB (Kablosuz USB Teknolojisi) WUSB cihazlar, UWB (Ultra-wideband - Ultra Geniş Bant) platformunu kullanaraktan veri alışverişini gerçekleştirir. Sinyaller 3.1 GHz-10.6 GHz frekans aralığında iletilir. WUSB teknolojisi ile bluetooth tan daha uzun mesafede ve de daha yüksek hızda veri aktarımı gerçekleştirilebilir. (0-3m 480 Mbits/s; 3-10m 110 Mbits/s) WUSB uyumlu cihazlar aralarında bir sunucu cihazın ve bu sunucu cihaza bağlı diğer istemci cihazların bulunduğu hub topolojisini kullanan kümeler halinde faaliyet gösterirler. Bir WUSB sunucu cihazı en fazla 127 WUSB uyumlu cihaz ile bir küme oluşturabilir. WUSB bir diğer avantajı da aynı alanda birden fazla kümelenmelere izin vermesidir.

34 WUSB (Kablosuz USB Teknolojisi) WUSB cihazlar ile kablolu USB cihazlar arası veri iletişimini sağlamak için cihazların USB portlarına DWA (Device Wire Adapter) bağlanarak cihazlar WUSB uyumlu hale getirilebilir ve bilgisayarlara yine USB portlarından takılabilecek HWA (Host Wire Adapter) ile WUSB sunucu özelliği kazandırılabilir. WUSB teknolojisi cihazların çift rollü çalışmasını da destekler. Yani bir cihaz hem istemci hem de sınırlı olarak sunucu görevi üstlenebilir. WUSB cihazlar arasındaki iletişim esnasında veriler şifrelenerek gönderilirler.

35 IEEE Yerel Ağ ayarlarının standartlaştırılmasıyla görevli olan IEEE 802 grubu altında oluşturulmuş olan IEEE çalışma grubu tarafından yürütülen kablosuz PAN (WPAN) ı standartlaştırma çalışmalarına verilen genel isimdir. Bu grup kendi içinde görev paylaşımına giderek, 6 farklı başlıkta çalışmalarına sürdüren 6 görev grubuna ayrılmıştır. Çalışmaların nihai amacı, standartları ve çeşitli uygulamaları yayımlamak, diğer kablolu ve kablosuz ağ çözümleri ile uyum ve birlikte çalışmasına rehberlik etme olarak özetlenebilir.