Data Communications. Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. 7. İletim ortamı

Transkript

1 Veri İletişimi Data Suat ÖZDEMİR Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü 7. İletim ortamı

2 Giriş Transmission media (iletim ortamı), kaynak ile hedef arasında bilgi taşıyan herhangi bir şeydir. İletim ortamı, fiziksel katmanın altında yer alır ve fiziksel ik katman tarafından kontrol edilir. İletim ortamı, metal kablo, fiber optik veya boşluk olabilir. Uzak mesafelerde elektrik sinyalleriyle iletişim 1900 lerde Morse tarafından telgrafın bulunmasıyla başlamıştır. Metal iletim ortamı kullanıldı 1869 yılında ilk telefon lf bulundu. İnsan sesini elektrik sinyallerine çevirip, metal iletim ortamında iletim. Düşük kaliteli. 2

3 Giriş Kablosuz iletişim, ilk defa 1895 yılında Hertz tarafından yüksek frekanslı sinyallerle yapılmıştır. yp ş Günümüzde daha iyi metal kablolar kullanılmaktadır. twisted pair, koaksiyelkablo Fiber optik kullanımı iletişim ş hızını çok önemli oranda artırmıştır. ş Modülasyon ve multiplex teknikleriyle boşluk (hava, su) veri iletişiminde etkin kullanılmıştır. Elektromanyetik spektrum, radyo dalgaları, infrared, görünen ışık, ş, ultraviyole ışık, X, gamma ışınlarından oluşur. Günümüz teknolojisi ile bu alanların hepsi iletişimde kullanılamaz 3

4 Guided Media Twisted pair (büklümlü çift) kablo, koaksiyel kablo ve fiber optik kablo guided media olarak adlandırılır. Yönlendirilebilir ve iletim fiziksel limitleri ile sınırlı Twisted pair kablo 4

5 Twisted pair kablo Tellerden birisi sinyal taşımak için diğeri ground bağlantısı ğ için kullanılır. Büklümlü kabloda noise ikisini aynı oranda etkiler. Alıcı iki tel arasındaki farkı değerlendirir. 5

6 Twisted pair kablo İletişimde genellikle unshielded twisted pair (UTP) ) kullanılır. IBM shielded twisted pair (STP) kablo üretmiştir. RJ45 (registered jack 45) konnektör UTP kablolar için kullanılır. 6

7 Twisted pair kablo UTP kabloları EIA (Electronic Industries Association) sınıflandırmıştır. ş 7

8 Twisted pair kablo Twisted pair kablonun performansı, frekans ve mesafeye göre attenuation değeriyle ölçülür. Şekilde gauge, AWG numarasını gösterir ve telin kalınlığıyla ilgilidir. 8

9 Twisted pair kablo UTP kablolar, telefon hatlarında ses ve veri iletişiminde ş kullanılır. UTP kablolar, DSL hatlarında yüksek hızda iletişim için kullanılır. Twisted pair kablolar, 10Base T, 100Base T gibi yerel alan ağlarında kullanılır. 9

10 Koaksiyel kablo Koaksiyel kablo, twisted pair kablodan daha yüksek frekans aralığında ğ sinyalleri taşır. ş Koaksiyel kablo, merkezde bir iletken bulundurur. 10

11 Koaksiyel kablo Koaksiyel kablo, RG (radio government) değerleriyle sınıflandırılır. Konnektör olarak kbnc (Bayone Neill Concelman) kullanılır. 11

12 Koaksiyel kablo Koaksiyel kablonun performansı twisted pair kablodaki gibi ölçülebilir. Şekilde, inner conductor/shield çaplarının oranına göre değişimi verilmiştir. 12

13 Koaksiyel kablo Koaksiyel kablo, analog telefon ağlarında kullanılır (bir coax kablo ses sinyali taşır). Sayısal telefon ağlarında kullanılır (bir coax kablo 600 Mbps sayısal veri taşır). Kablo TV ağlarında coax kablo (RG 59) kullanılır. Ethernet ağlarda kullanılır (10Base 2 ve thin ethernet RG 58 kullanır (10Mbps, 185m), 10Base 5 ve thick ethernet RG 11 kullanır (10Mbps, 5.000m)). 13

14 Fiber optik kablo Fiber optik kablo kbl cam veya plastikten yapılır ve ışık k sinyalleri iiletir. Işık farklı yoğunluktaki ortamlardan geçerken yön değiştirir. Fiber optik, reflection özelliğiyle ğ ışığı ş ğ kontrol eder. 14

15 Fiber optik kablo Fiber optik kablo ile multimode veya single mode yayılım yapılabilir. Fiberin özelliğine göre değişir Multimode, step index veya graded index olarak iki türdür. 15

16 Fiber optik kablo Multimode li yayılımda, çok sayıda ışık k kaynaktan farklı yollarla çıkar. Multimode step index fiber da merkezin (core) yoğunluğu ğ ğ merkezden kenarlara doğru ğ sabittir. Multimode graded index fiber da merkezin (core) yoğunluğu merkezden kenarlara doğru gidildikçe azalır. Single mode fiber da merkez çapı çok küçüktür üktü ve kaynak ışığı çok iyi odaklanır. 16

17 Fiber optik kablo 17

18 Fiber optik kablo Fiber optik kabloların boyutu, merkezin çapı ve kenarın çapıyla çpy belirlenir. 18

19 Fiber optik kablo Outer jacket, PVC veya teflondan yapılır. Outer jacket içinde bulunan Kevlar kablonun dayanıklı olmasını sağlar. 3 tür konnektör kullanılır. SC (subscriber connector), kablo TV için kullanılır. ST (straight tip) ağ cihazlarına bağlantı için kullanılır kullanılır. MT RJ (Mechanical Transfer Registered Jack), RJ45 ile aynı boyuttadır. 19

20 Fiber optik kablo Performans şekildeki gibidir. Attenaution daha az ve düzdür Daha az repeater a ihtiyaç yçduyar 20

21 Fiber optik kablo Geniş bant genişliğinden dolayı backbone ağlarda ğ kullanılır. WDM ile 1600 Gbps(1,6 Tbps) hızında iletişim yapılabilir. SONET(Synchronous Optical NETwork) ağlarda kullanılır. Yerel alan ağlarında (100Base FX ve 1000Base X) fiber optik kablo kullanılır. 21

22 SDH/SONET Fiber optik iletişimin hedefi, en uzun mesafeye en fazla veriyi en az kayıpla iletmektir Şebekenin sağlamlığı konusunda en kritik husus, kullanıcılarasağlananhizmetler kesintiye uğramadan, link problemleri ya da şebeke bk elemanlarında l oluşan arızaların bir kaç on milisaniye içerisinde fark edilerek, gerekli tedbirlerin alınmasıdır. 22

23 SDH/SONET SDH/SONET teknolojileri iyüksek k oranda güvenilirlik ve kullanılabilirliğe sahiptir. Servis sağlayıcıları, l şebeke bk üzerinde sağlanan hizmetlerde kullanılabilirlik oranının % 99,99 ile % 99, arasında olmasına ihtiyaç duymaktadır. Bu oranlar, şebekede yılda ortalama 3 ile 5 dakika arasında kesinti iolması anlamına gelmektedir. SDH/SONET şebekeleri, karmaşık servis düzenleme mekanizmaları ile bu başarımı sağlamaktadır. 23

24 SDH/SONET WDM ile birden fazla data modülasyonlu dalgaboyunu aynı fiberde çoklamak suretiyle, tek bir fiber üzerinde çok sayıda optik kanalı ve eşit veri kapasitelerini taşımak mümkün hale gelmiştir. 24

25 SDH/SONET SDH/SONET teknolojisi, tk ljiiartan trafik çeşitliliğine ve ihtiyaçlara paralel olarak, on yıllar içerisinde gelişimini sürdürmüştür. Servis sağlayıcıları, tanınan ve güvenirliği ispatlanmış SDH/SONET üzerinde taşınan zaman bölüşümlü çoğullanmış trafik ile beraber Gigabit Ethernet (GE) trafiğini taşımak gereksinimi duymuştur. SDH/SONET teknolojisi ATM, ethernet ve TDM trafiğini bir arada taşıyabilmek ii için yüzünü üü üçoklu servis hizmetlerini i i sağlayabileceği Gelecek Nesil Şebekelere (Next Generation Networks (NGN)) çevirmiştir 25

26 Fiber optik kablo Avantajları Yüksek bantgenişliği Düşük ş sinyal attenuation Elektromanyetik gürültüden etkilenmez Korozyona karşı daha dirençlidir. Ağırlığı ğ hafiftir. Güvenlidir. Bağlantı noktalarında, bakır kablolardaki gibi anten etkisi oluşturmaz. Dezavantajları Kurulum ve işletim için uzman personel gerekir. Işık tek yönlüdür, iki yönlü iletişim için iki fiber optik kablo gerekir. Maliyet yüksektir. 26

27 Unguided media Kablosuz ortam elektromanyetik dalgaları fiziksel iletken olmadan taşır. Bu tür iletişim kablosuz iletişim (wireless communication) olarak adlandırılır. Kbl Kablosuz iletişimde i kullanılan l elektromanyetik lkt tikspektrum 3kHz 900THz arasındadır. 27

28 Unguided media Unguided sinyaller kaynaktan hedefe üç şekilde yayılır: yy ground propagation, p sky propagation ve line of sight(los). 28

29 Ground Wave Propagation Yer kabuğunu takip eder Elektro manyetik dalgalar yerkabuğu ğ üzerinde akım oluşturur, sinyali yavaşlatır ve büker Diffraction (dağılarak kırılma) Çok uzun mesafelerde yol alabilir 2 Mhz kadar olan frekanslarda kullanılır Örnek AM radio 29

30 Sky Wave Propagation Sinyal atmosferdeki iyonosfer tabakası ve yerkabuğu arasında yansıtılır Sinyal iyonosfer tabakası ve yerkabuğuarasında birçok kez gidip gelebilir Yasıma etkisi ışın kırılmasıyla oluşur Örnek Amatör radio (telsiz iletişimi) BBC international, Voice of America 30

31 Görüş çizgisi yayılma (Line of Sight Propagation) Sinyal yayan ve alan antenler mutlaka lk birbirlerinin görüş alanı içinde olmalıdırlar Uydu iletişimi 30 MHz in üzerindeki sinyaller iyonosfer tarafından yansıtılmaz Yer iletişimi (ground communication) antenler birbirlerinin etkin görüş alanı içindedirler 31

32 Etkin (radio) görüş çizgisi 32

33 Görüş Çizgisi Eşitlikleri Optik görüş çizgisi optical line of sight d h Etkin yadaradyo y görüş ş çizgisi Effective, or radio, line of sight d hh d = anten ve ufuk çizgisi arasındaki mesafe (km) h = anten yüksekliği(m) K = kırılmafaktörü faktörü, genel kural K = 4/3 33

34 Görüş Çizgisi Eşitlikleri Görüş Çizgisi (LOS) için iki anten arasındaki maksimum mesafe h h 1 h 1 = 1. antenin yüksekliği h 2 = 2. antenin yüksekliği kl ğ

35 Unguided media Elektromanyetik spektrumda mikrodalga ve radyo dalgaları 8 kısımda gösterilir. 35

36 Unguided media Kablosuz iletişim üç gruba ayrılır: radio dalgaları, mikrodalgalar ve infrared dalgalar. 36

37 Unguided media Rdi Radio dl dalgalarıl Elektromanyetik dalga frekansları 3 khz 1GHz arasında ise radyo dalgası, 1 GHz 300 GHz arasında ise mikrodalga olarak adlandırılır. Radyo dalgaları omnidirectional her yöne) yayılır. Alıcı ve verici antenlerin hizalandırılması gerekmez. Radyo dalgaları sky mod yy yayılırlar ve uzak mesafelere gidebilirler. AM radyolar radyo dalgaları kullanır. 37

38 Unguided media Mikro dalgalar 1 GHz 300 GHz arasındaki banda sahiptir. Mikrodalga unidirectional (tek yönlü) yayılır. Alıcı ve verici antenler hizalandırılmalıdır. Mikrodalgalar LOS yayılır. Uzun mesafelerde repeater gereklidir. Çok yüksek frekanslardaki mikrodalgalar duvarlardan geçemez. Parabolik çanak anten veya horn anten kullanılır. l 38

39 Unguided media Infrared dalgalar 300 GHz 400 THz (1mm 770nm dalga boyu) arasındaki banda sahiptir. Kısamesafedeki iletişimde kullanılır. Duvarlardan geçemez. Kapalı ortamlarda kullanılır. l Bilgisayarda IrDA (Infrared Data Association) portu klavye, mouse veya printer bağlantısı için kulanılır. LOS iletişim ş yapılır. yp 39