KABLOSUZ İLETİŞİMDE KULLANILAN TEMEL KAVRAMLAR
Elektromanyetik dalga Kablosuz iletişim bilgi taşıyan anlamlı sinyallerin bir frekans kullanılarak uç birimler arasında taşınmasıdır. Bilginin taşınması elektromanyetik (EM) ışınım yoluyla gerçekleşir. EM dalga birbirine dik elektrik ve manyetik bileşene sahip olup boşlukta düz bir çizgi boyunca ışık hızıyla hareket ederler.
EM dalganın frekans ve dalga boyu ile ifade edilen iki önemli bileşeni vardır. Frekans ve dalga boyu çarpımı ışık hızını verir. Uzun dalga-düşük frekans, kısa dalga-yüksek frekans Frekans bir sinyalin saniyede kaç defa kendisini tekrarladığıdır. Saniyedeki tekrar sayısı hertz olarak ifade edilir.
Frekans spektrumu EM dalgalar frekans aralıklarına (dalga boylarına) göre sınıflandırılırlar. Kablosuz veri iletişiminde kullanılan ışınım türleri radyo ve mikrodalga ışınımlarıdır. Radyo dalgaları, TV/radyo yayıncılığı, amatör/profesyonel telsizcilik, cep/araç telefonları ve kablosuz ağlar gibi pek çok iletişim şeklinde kullanılırlar.
Rf ve mikrodalga frekansları sınıflandırılarak özel isimler verilir. Bu şekilde haberleşme bantları tanımlanır. Ulusal frekans paylaşımı Frekans spektrumu sınırlı bir kaynaktır.
Sinyalin zayıflaması ve bozulması Boşlukta yayılan EM dalgasının enerjisi, üretildiği kaynaktan uzaklaştıkça aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır. Kırılma,saçılma, girişim, emilim ile de enerji kaybı olur. Mesafeden ötürü sinyalin zayıflamasına uzay boşluğu kaybı denir.
Sinyalin gücü yeterli ise iletişim mesafesi var demektir. Aktarılan güç frekans arttıkça azalır. Yani frekansın artması vericinin kapsadığı alanı daraltır. Kırılma,saçılma atmosfer şartları ve duvar gibi sebeplerden kaynaklanır. Elektriksel gürültü(sargılı motorlar,enerji hatları), dalga girişimi, çoklu yol etkisi sinyali kısmen yada tamamen bozar.
Bir iletim ortamı tanımlanırken sinyal/gürültü oranı ve hatalı bit oranı beraber verilir. Girişim sinyalin başka sinyallerin etkisiyle bozulmasıdır.aynı ya da yakın frekansı kullanan sistemler arasında olur. Örnek: Wifi ağı ile aynı frekansta çalışan mikrodalga fırın varsa birbirini etkiler. Çoklu yol etkisi sinyalin alıcıya birkaç yoldan ulaşmasıdır. Atmosfer etkisi Frekans arttıkça mesafeye bağlı kayıp artar.
Bant genişliği Frekans arttıkça kullanılabilecek kanal sayısı ve kapasitesi artmaktadır. Kanalın kapasitesi=bant genişliği =merkez frekansın alt ve üst sınırı arasındaki fark Örnek: A iletişim kanalı 990Mhz ile 1010 Mhz arsında çalışıyorsa bant genişliği: 1010-990=20.000.000 Hzdir. Resim,ses,video yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalardır. Kablosuzda daha yüksek bant genişliğine ihtiyaç artmaktadır. Mobil iletişimde geniş bant ihtiyacını karşılamak için CDMA (Kod bölmeli çoklu erişim) yöntemi geliştirilmiştir.
Antenler ve dalgaların yayılım biçimleri Antenler alıcı,verici, hem alıcı hem verici olabilir. Verici antenler iletilecek sinyali belirli bir mesafeye ışırlar. Alıcılar belirli frekanstaki sinyalleri yakalamaya çalışırlar. Hem alıcı hem verici olanlar 2 çeşittir: Yönlü ve yönsüz Hem alıcı hem verici sabit ise yönlü tercih edilir. Amaç alıcıya doğru yüksek ışıma yapmaktır. Alıcı taraf hareketli ise(cep,telsiz,netbook) verici her yöne ışıma yapmalıdır. Yönsüz tercih edilmeli.
EM dalgalar dört çeşit yayılım gösterir: 1-Yer dalga yayılımı:yayın yer dalgasına göre hareket eder. 2MHz ten düşük frekansa sahiptir.örnek: AM radyo yayını 2-Gök dalga yayımı:yayın atmosferdeki iyonosfer katmanına ve yeryüzüne çarparak ilerler. 2-30MHz frekans değerleri için uygundur.
3-Görüş alanı yayılımı: Belli bir açıda güç yayan yönlü antenler arasında kullanılır. 30MHz in üzerinde frekans değerleri için uygundur. Yüksek frekansta uzay boşluğu kaybı ve atmosferik emilim arttığından, uzun mesafelerde noktadan noktaya erişimde kullanılır.
4-Yönsüz yayılım: 360 derece eşit güç yayılımı yapar. Örnek: GSM baz istasyonlarının yayını, Wifi, WiMAX ağları. 4.sü kablosuzda en çok kullanılan yayılımdır.
Geniş bant veri aktarımında kullanılan radyo teknolojileri Geniş bant kablosuz ağlarda yüksek veri aktarım oranlarını yakalamak için yayılmış spektrum (spread spectrum) adı verilen bir teknoloji kullanılır. Yayılmış spektrum, bir iletişim kanalı için elimizdeki bant genişliğinin birden fazla frekans aralığını kullanmaktır.frekans karıştırma ve atlama amacıyla askeri tasarımlarda kullanılır.
2,4Ghz için RF teknolojisinde 2 farklı yayılmış spektrum kullanılır: 1-DSSS: Doğrudan sıralı yayılmış spektrum 2-FHSS: Frekans atlamalı yayılmış spektrum Radyo frekanslarıyla veri iletiminde yayılmış spektrumdan daha verimli bir teknoloji olan OFDM (Ortogonal frekans bölmeli çoklama) kullanılır. OFDM tekniği, bir sinyali birçok küçük sinyale bölerek farklı frekanslarda ve eş zamanlı olarak gönderilmesidir. Daha fazla aktarım kapasitesine ihtiyaç olduğunda DSSS yerine OFDM kullanılır.
ISM ve U-NII Bantları ISM (Industrial scientific medical) bandı birçok ülkede belirli bir yayın gücüne uyarak lisansa gerek olmadan kablosuz yayın yapabilen banttır. ISM bantları olarak tahsis edilen frekanslar: 13560Khz, 7120Khz, 40.6Mhz, 915Mhz, 2.45Ghz, 5.8Ghz, 24.125Ghz Kablosuz iletişimde kullanılıp lisans gerektirmeyen diğer bir bant U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure) dır. Bu bantlar: 5.15-5.25 Ghz ile 5.25-5.35 Ghz arasındadır.
KABLOSUZ AĞLARIN Avantajları Taşınılırlık/mobilite: Kapsama alanı içinde özgür hareket etmeyi sağlar. Kolay kurulum ve kullanım: Kablosuz ağ bağdaştırıcınızı bilgisayara tanıttınız mı işin büyük kısmı halledilmiştir. Zaman: Yatırım ve işletme maliyeti:her kullanıcıya kablo döşeme yok,kablo kanalı döşeme yok. İşletme kolaylığı: kablo koptu,yerinden çıktı derdi yok Ölçeklenebilirlik/Esneklik: İşle ilgili işlemleriniz büyüdükçe, ağınızı hızla genişletmeniz gerekebilir. Kablosuz ağlar, genellikle mevcut ekipmanla genişleyebilir; bununla birlikte, kablolu bir ağ için ek kablolar gerekebilir.
KABLOSUZ AĞLARIN Dezavantajları Güvenlik:Tedbir alınmazsa ağ trafiğinin dinlenmesi, izlenmesi çok kolay. İletişim kalitesi:pek çok sinyal kaynağından etkilenebilir. Bina yapısı,hava durumu, terminal yerleşimine bağlı sinyal zayıflaması olabilir. Kapasite Yönetimi: Ağ topolojisi daha dinamiktir. Ağ trafiğini planlamak gerekir. Standartlara uyma zorunluluğu
KABLOSUZ AĞ BİLEŞENLERİ Terminaller(Uç birimler) Terminal iletişimi başlatan veya iletişim talebine cevap veren birimdir. Sinyalin ulaştığı son noktadır. Terminal kablosuz ağ kartı takılı veya gömülü modülü bulunan dizüstü, masaüstü gibi tüm kablosuz ağ elemanlarıdır. Mobil olmak zorunda değildir. Eski kablosuz bilgisayar Wifi, Wlan adaptör denilen PCMCI veya USB adaptörlerle kablosuz terminale dönüşebilir.
KABLOSUZ AĞ BİLEŞENLERİ Taşıyıcı birimler(ap:access Point) Bir terminalden aldığı bilgiyi, hedef terminal ya da hedefe en yakın taşıyıcı birime ileten bileşendir.örnek: Kablosuz modem,bina içi ya da dışı erişim noktaları, baz istasyonu Her taşıyıcı kendi kapsamına giren terminale sinyal gönderebilir ve alabilir. Uzak terminaller arası iletişimi sağlamak için araya taşıyıcılar koymak gerekir. Taşıyıcı birimler arası bağlantıya uplink denir.bu bağlantı kablolu ya da kablosuz olabilir. Taşıyıcılar sinyali yükseltme ve taşımanın yanı sıra başka görevler yapabilirler.örneğin kablosuz modem veri paketlerini anahtarlama(switching), yönlendirme (routing), filtreleme(firewall) gibi işler yapabilirler.
Taşıyıcıları ayıran temel kriterler Kapsama alanı Yönlendirme ve mobilite için kullanılan mimari ve protokoller Terminalleri yetkilendirme ve şifreleme Filtreleme ve trafik önceliklendirme
Kablosuz ağların çalışma biçimleri 2 çeşittir: 1-düzenli 2-düzensiz 1-Düzensiz bağlantı (Ad Hoc Mode): Her biri kablosuz ağ kartına sahip bilgisayarlardan oluşur. Her bilgisayar direkt olarak istediği bir başka kablosuz donanıma sahip bilgisayarla haberleşerek bu yolla dosya ve yazıcı paylaşımını sağlarlar. Herhangi bir AP nin olmadığı kablosuz ağlardır. Birbirinin kapsama alanındaki terminaller doğrudan aralarında bağlanırlar. 2 bilgisayar arasında, 2 mobil telefon arasında ya da telefon bilgisayar arasında olabilir.örnek: Bluetooth ve Kızılötesi protokolleri
2-Düzenli bağlantı (Access Point Donanımlı Yapı, Infrastructure Mode): Bu teknolojide, bir kablosuz ağ merkez bir istasyon kullanarak haberleşebilir.bu tip yapıda Access point, kablosuz bilgisayarların iletimini sağlayarak bir hub gibi hareket eder. Bünyesinde en az bir tane AP bulundurur. Terminaller birbirine AP üzerinden erişir.
Topolojiler Kablosuz ağ topolojileri 2 ye ayrılır: 1-Temel servis seti (BSS:basic service set) 2-Genişletilmiş temel service seti (ESS:extended service set)
Temel servis seti (BSS:basic service set) Kablosuz ağın dış dünyaya veya diğer ağlara uzantısı yoktur. BSS dalları olmayan çekirdek ağdır. BSS terminallerin çalışma şekline göre 2 ye ayrılır: 1-düzensiz BSS :en az iki terminalden oluşur. 2- düzenli BSS : en az bir AP bulundurur.
Genişletilmiş temel service seti (ESS:extended service set) En az 2 düzenli BSS ten oluşur. Örnek:2 katlı binanın her bir katına birer AP olsun.her bir kattaki ağ BSS, binanın tamamındaki ağ ESS olarak tanımlanır.
Servis seti tanımlayıcı (SSID: Service set identifier) Her BSS ye verilen isme servis seti tanımlayıcısı (SSID) denir. SSID hem terminalleri hem AP yi tanımlayan ortak kimliktir. (SSID), bir kablosuz ağı tanımlayan addır. Ağ üzerindeki tüm aygıtlar kablosuz ağ SSID'sini bilmelidir, aksi takdirde birbirleriyle iletişim kuramazlar. Genellikle AP, bölgedeki kablosuz aygıtların bağlanabilmesi için bir SSID yayınlar. SSID güvenlik nedenleriyle yayınlanmayıp el ile atanabilir.