Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 5 Sayı 1, (2001), 35-42 TEKNOLOJİLERİ İLE YÜKSEK BAND GENİŞLİĞİ İHTİYAÇLARININ KARŞILANMASI Mustafa ALKAN 1, Hakan TEKEDERE 2 1 Telekomünikasyon Kurumu/ANKARA, malkan@tk.gov.tr 2 Gazi Üniversitesi/ANKARA, tekedere@gazi.edu.tr ÖZET İletişim teknolojisindeki gelişmeler çokluortam verilerinin kullanım gereksinimini artırmıştır. Bu veriler ise daha çok depolama birimlerine ve iletilmesi için daha hızlı iletim ortamlarına ihtiyaç duymaktadır. Günümüzde veri iletiminde yetersiz kalan modem hatlarının kapasitesinin yükseltilmesi için; A, H, I, S, ve V gibi alternatif çalışmalar yapılmaktadır. teknolojilerini en önemli avantajlarından biri; mevcut telefon hatlarında bir değişikliğe ihtiyaç duymaması ve sürekli internet bağlantısına imkan tanıyarak aynı zamanda telefon görüşmeleri de yapılmasını sağlamasıdır. Bu çalışmada; normal telefon hatlarında kullanılan kuvvetlendiricisiz bakır hattın bant genişliğini arttıran asimetrik çift yönlü bir iletim sistemi üzerinde durulmuştur. Bu sayede MPEG-2 standardında sıkıştırılmış video görüntülerinin yüksek kalitede 6 Mbps hızlarında iletilmesi sağlanmıştır. Ayrıca mevcut bakır kablolar kullanılarak sinyal teknolojisi kullanmadan 0.5 mm lik kablolarla 5 km mesafeye kadar iletim sağlayan sistemler açıklanmaya çalışılmıştır. Son olarak; tek hat üzerinden yüksek bant genişliği ve yüksek hızda ses ve görüntü iletimini gerçekleştirecek yeni iletim teknolojilerinden ve avantajlarından bahsedilmiştir. Anahtar Kelimeler: (Dijital Abone Hattı), Veri İletimi USAGE OF TECHNOLOGIES AT WIDE BAND WIDTH APPLICATIONS ABSTRACT Improvements in communication technology increase the importance of multimedia data s usage. The data require more stock units and faster transmission medias. Nowadays, to increase the capacity of the modem lines which are insufficient alternative workings have been done like A, H, I, S and V. One of the most important advantage of the technology is that, it does not require any exchange on the existing phone lines and it supplies an internet connection without interrupt, at the same time phone dialings can be done. In this paper; an asymmetric full duplex transmission system which increases the bandwidth of the lossy copper line without amplifier in normal phone lines is considered. With this method video images compressed in MPEG-2 standards, are transmitted in 6 Mbps data rate with high quality. In addition, by using the existing copper lines without using signal technology, it s tired to be explained, that transmission on the 0.5 mm cables until 5 km distance. Finally, new transmission technologies which supply voice and image transmission in high rate on a single line with wide bandwidth their advantages are explained. Key Words: (Digital Subscriber Line), Data Transmission
M. ALKAN, H. TEKEDERE 1. GİRİŞ Bilginin sayısal gösterimi ile birlikte gelişen teknoloji, bilgisayarların gelişip ve güçlenmesinin yanısıra veri iletişiminde hızlı ve hemen hemen hatasız aktarım teknolojilerini ortaya çıkarmıştır. Verileri iletimi yapılabilmesi için fiber, telsiz ya da mevcut bakır hatlar arasında bir seçim yapılmalıdır. Fiber kabloların ve ilgili servislerin sunulmasında maliyetin yüksek olması fiber teknolojisinin yaygınlaşmasını engellemektedir. Kablo modemler ciddi bir alternatif olmasına rağmen, mevcut yapıların 2 yönlü veri trafiğini kaldıramaması ve bant genişliğinin paylaşılması nedeniyle kullanıcı sayısı arttıkça bandın daralması bir dezavantaj olarak karşımıza çıkmaktadır. Gelişme aşamasında olan uydu üzerinden veri nakli yüksek maliyetinden dolayı yaygınlaşmaya uygun bir teknoloji değildir. Tüm bunların yanında; telefon şirketlerinin elinde milyonlarca kilometrelik bakır hat bulunmaktadır ve şirketler bu altyapıyı da değerlendirmek istemektedirler. Mevcut modem teknolojisi en fazla 56 Kbps (V.34 ile 33.6 Kbps) iletebilmektedir. Bu hızlarda, yoğun metin ve grafik dosyalarını göndermek ya da Internet üzerinden ses ve görüntü göndermek pratik olarak mümkün değildir. Başka bir seçenek ISDN BRI hizmetleridir. 128 kbps'lik hızı ile ISDN BRI bazı yörelerde hat başına 100$'ın üzerindeki maliyetiyle hala çok pahalıdır. Bundan başka, ISDN servisleri henüz hazır değildir, yani kullanıcılar uçtan uca ISDN servisleri alamayabilirler. Öte yandan örneğin internete erişim açısından da TCP/IP de olan hiçbir uygulama yazılımı henüz ISDN'de yoktur. Anahtarlamalı devre olan ISDN, tıkanmaya maruz kalabilir. Karmaşık konfigürasyonlar ve karşılıklı çalışabilmedeki sorunlar ISDN BRI nin yaygınlaşmasını engellemektedir. Sonuç olarak, herkes yüksek hızda Internet'e erişebilmek, uzak LAN erişimi sağlayabilmek ve ısmarlama video hizmeti istemekte ve bunu da basit, ekonomik ve kısa sürede sağlamak istemektedir. Bunu sağlayacak teknoloji hız/performans faktörleri göz önüne alınarak araştırıldığında karşımıza en iyi seçenek olarak (sayısal abone hattı) teknolojileri çıkmaktadır. X teknolojileri; Santraller arasında PCM (Pulse Code Modulation) trunk hatlarında, Modem hızından daha hızlı iletişime ihtiyaç duyan sistemlerde, videokonferans hizmetlerinin sunulmasında, GSM baz istasyonlarında, Internet erişimlerinde, Kampus bölgelerinde kullanılabilir. 2. SES SINIFI MODEMLER Ses sınıfı modemlere ve bunların getirdiği sınırlamalara oldukça alışık durumdayız. Ses sınıfı modemler günümüzde bir kamu telefon şebekesi 28.8 Kbps ye kadar veri iletir. Bundan 20 yıl önce pratik limit sadece 1.2 Kbps idi. Ses sınıfı bant genişliği 3.3 KHz i aşmamaktadır. V 34 türü modemler her Hz için 10 bit hız sağlamaktadır. Bu da teorikteki limitlere yaklaşan şaşırtıcı bir grafiktir. Bundan başka v 34 modemler aynı bant üzerinde eş zamanlı veri almakta ve vermektedirler. Ses sınıfı modemlerde modemlerin çıkışındaki veri çekirdek şebeke tarafından ses sinyali olarak algılanır. Bir telefon hattının bulunduğu yerden hemen bağlanabilmeleri avantajı, günümüzdeki diğer terminallerle kıyaslandığında elde edilen hızın düşük olması ise en büyük dezavantajı olarak karşımıza çıkmaktadır. modem Bakır Hat Çekirdek Şebeke Bakır Hat modem 1.2 28.8 Kbps Şekil 1: Ses Sınıfı Modem Bağlantısı Ses bandı hatlarının bant genişliği sınırlamaları abone hattından ileri gelmemektedir. Bu sınırlama, çekirdek şebekeden kaynaklanır. Çekirdek şebekenin sonundaki filtreler bant genişliğini 3.3 KHz e sınırlarlar. Filtreler olmaksızın bakır erişim hatları, frekansları önemli bir zayıflama ile MHz bölgelerine geçirebilirler. Hat uzunluğunu ve frekansı artıran bu zayıflama sarılı çift tel üzerindeki veri oranındaki sınırlamaları kontrol eder. Sadece internet erişimi ve video için her abone terminalinde 1.5 Mbps lik bir veri hızı yeterlidir. Bu hizmet 5.5 km içindeki her aboneye sunulabilir. Dijital canlı televizyon ve HDTV için 6 Mbps lik bir veri hızı gerekir. Ve aynı anda birden fazla kanal sağlamak için uzaklık yaklaşık 1.5 Km de sınırlandırılmalıdır. 20 Mbps hız gerektiren HDTV, sadece en kısa uzunluklarda çalışır. Mevcut bakır hatlar üzerinden dijital servislerin kullanılması için alıcı vericiler gerekmektedir. [1] 36
Teknolojileri ile Yüksek Band Genişliği İhtiyaçlarının Karşılanması 3. (Digital Subscriber Line Sayısal Abone Hattı) Genel olarak ; bir hattı değil bir modem çiftini temsil etmektedir. Bir dupleks veri gönderir. Yani her iki yönde aynı anda bakır hatlar üzerinden yaklaşık 5 Km ye kadar 160 Kbps hızda veri gönderir. Modern standartlarla bir herhangi bir şekilde transmisyon eşiğini zorlamaz. modemleri 80 KHz e kadar twisted Pair (sarılı çift tel) bant genişliğini kullanırlar. modemleri çift kazanım uygulamaları için kullanılmaktadır. Bu uygulamalar sayesinde ikinci hat tesisine ihtiyaç olmadan tek bir POTS (Plain Old Telephone Services) hattını iki adet POTS hattına dönüştürürler. teknolojileri; santraller arasında PCM (Pulse Code Modulation) trunk hatlarında, modem hızından daha hızlı iletişime ihtiyaç duyan sistemlerde, videokonferans hizmetlerinin sunulmasında, GSM baz istasyonlarında, internet erişimlerinde ve kampus bölgelerinde kullanılabilir.[2] Teknolojisi geniş frekans aralığı kullandığı için, tek bakır bağlantının kullanımı ile ses ve data ya aynı anda sahip olmak mümkündür. Ses çağrısı normal olarak 0-4kHz spektrum üzerinden, data ise daha yüksek frekanslar kullanılarak gönderilecektir. Şüphesiz bakırın bu paylaşımı, bazı problemler ortaya çıkarabilir. Özellikle, çoğu telefonlar data akışı ile enterfere edilerek el cihazı üzerinde parazite neden olabilir. 4kHz frekans bandında meydana gelecek enterferans problemi için ayırıcı (splitter) kullanılarak çözülmüştür. Ayırıcı cihaz, müşterinin konutuna giren telefon hattına bağlanmaktadır. Ayırıcı telefon hatlarına çatallanır: Bir kol orijinal ev telefon teline bağlanır ve diğer kol modeme erişir. Bu durumda ayırıcı, telefon hattının ayrılmasının yanısıra, 0-4kHz frekansları telefona geçiren bir alçak geçiren filtre gibi rol oynayarak telefonlar ve modemler arasındaki 4kHz enterferansını ortadan kaldırır. Bakır Hat 2x64 kbps+16 kbps Çekirdek Şebeke Bakır Hat 2x64 kbps+16 kbps 3.1. T1 ve E1 Hızları Şekil 2: Temel Bağlantısı Bell Laboratuarındaki çalışmalar sonucunda 64 kbps lik veri akışını dijite eden her örneğin 8 bitte ifade edildiği saniyede 8000 voltaj örneklerini temsil ederek bir ses sistemi oluşturulmuştur. Bunların 24 ü çerçeveli bir veri akışı içerisinde organize edilmiştir. Sonuç olarak ortaya çıkan çerçeve 193 bit uzunluğunda ve 1.544 Mbps veri hızı oluşturmuştur. Planlanan bu sinyale DS.1 denildi. Çerçeveleme ya da kullanım amacı göz önüne alınmadan ham veri hızını tanımlamak için T1 olarak adlandırıldı. Bunun ardından CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee), Bell Laboratuarlarındaki çalışmalardan hareket ederek, 2.048 Mbps de çalışan 30 ses kanalı için bir sistem olan E1 i tanımladılar. E1; Hem biçimlendirilmiş versiyon hem de veri hızı için kullanılan tek adlandırmadır. Son zamanlarda T1 ve E1 devreleri; Alternate Mark Inversion (AMI) protokolü olan kaba alıcı vericiler kullanılarak bakır teller üzerine uygulandılar. AMI için merkezi ofisten yaklaşık 1 km uzaklıkta repeater (sinyal tekrarlayıcı) gerekir. Bu sistem yıllardır çalışmaktadır. Bugün dünyada yüzbinlerce T1 ve E1 hatları vardır. Telefon şirketleri, T1 ve E1 devrelerini esas alarak çekirdek anahtarlamayı şebekedeki ofisler arasındaki uygulamalarda kullandılar. Zamanla T1/E1 servislerini vergilendirdiler ve WAN üzerinden birbirlerine bağlayarak özel şebekelere sundular. Günümüzde T1/E1 devreleri internet yönlendiricilerini birbirine bağlamak, veri trafiğini merkezi bir ofise getirmek veya multimedya sunucuları merkezi bir ofise getirmek gibi birçok uygulama için kullanılabilir. T1/E1 devreleri, 24 ya da 30 ses hatlarını merkezi bir ofisten gelen iki adet twisted pair (çift hat) üzerinde yoğunlaştıran ve böylece bakır hatlardan tasarruf eden ve erişim noktası ile abone arasındaki uzaklığı azaltan DLC (Digital Loop Carrier) sistemlerini beslerler.[3] T1/E1 devreleri kişisel kullanıcılar için çok uygun bir servis değildir. Konutlara böyle bir sistem kurmak çoğuna yeni kablo çekmekle aynı denklikte olacaktır. Evler için yapılan müracaatlarda böyle bir veri talebi olmamaktadır. Bunun yanında herkes için yüksek hızlı veri ümidiyle veri hızı gereklilikleri asimetrik olmaktadır. Bunun için T1 ve E1 den yukarı hızlar gerekecektir. Genelde ev kullanıcıları için verilerin; A, V ya da kablo TV hatları üzerinden taşınması daha uygundur. 37
M. ALKAN, H. TEKEDERE 3.2. A (Asymmetric Digital Subscriber Line) teknolojilerinin içinde A' in önemli bir yeri vardır. A normal telefon hatlarında kullanılan kuvvetlendiricisiz bakır hattın bant genişliğini büyüten asimetrik çift yönlü bir iletim sistemidir. A sistemler; MPEG-2 standardında sıkıştırılmış video görüntülerin yüksek kalitede aşağı yönde ortalama 6 Mbps hızlarında iletilebilmesini sağlar. Aşağı Kanal A ATU-C Dupleks kanal Telefon Hattı A ATU-R SANTRAL Şekil 3: A İletim Yapısı ABONE A sistemler çeşitli modülasyon tekniklerinden; sayısal işaret işleme, sıkıştırma algoritmaları, frekans bölmeli çoğullama ve yankı bastırma gibi teknikleri kullanarak telefon hattını üç kanala ayırır. Bu üç kanaldan bir tanesi yüksek hızlı aşağı yönde kanal, orta hızda dupleks bir kanal ve bildiğimiz telefon kanalıdır. Bu kanallar sayesinde; mevcut bakır kablolar üzerinden aynı anda yüksek hız gerektiren video görüntüleri iletilebilmekte, İnternet bağlantısı sağlanmakta ve telefon görüşmeleri yapılabilmektedir. Bu sayede veri alımı ve gönderimi esnasında telefon görüşmesi de yapılabilir. Veri alma ve gönderme kanalları farklı hızlarla iletişim gerçekleştirdiği için asimetrik denmektedir. Örneğin bir A formu 1.5 Mbps ile veri alabilirken, 640 Kbps hız ile veri gönderebilir. A'in asimetrik yapısı Internet ya da benzer veri kaynaklarına ulaşıp tek yönde veri aktarımı yapmak isteyen aboneler için oldukça elverişli bir uygulamadır; Bu 1.5 Mbps lik veri alma hızı normal modemle internete bağlıyken web sayfalarının indirilme hızını yaklaşık 30 kat daha hızlı bir hale getirecektir. 640 Kbps lik veri gönderme hızı ise basit sorgulama bilgilerinin gönderilmesinde ve masaüstü videokonferans sistemlerinde oldukça iyi bir performans sağlayacaktır. İnternete bağlıyken aynı zamanda telefon görüşmesi yapılabilmesi de bir başka avantajıdır. Telefon hatlarında yapılan konuşma ve analog transferler potansiyel bant genişliğinin çok küçük bir kısmını kullanırlar. Ters yöndeki verilerin birbirinden ayrılması V.32 ve V.34 modemlerde kullanılan yankı bastırma teknikleri kullanılarak sağlanmaktadır.[4] Kanal Ortalama Hız Minimum Hız Maksimum Hız Veri alma 6 Mbps 1.5 Mbps 9 Mbps Veri Gönderme 64 Kbps 16 Kbps 640 Kbps Tablo 1: A Hızları (Mbps) A servisinde telefon hattının her iki ucunda santral ve kullanıcı tarafında A modemleri bulunur. Burada kullanılan A modemleri normal modemler gibi değildir. Normal modemler MOdülasyon DEModülasyon tekniklerini kullanarak bilgisayardaki dijital sinyalleri alarak analog sinyale çevirir ve bu sinyalleri telefon hattından gönderir. Alıcı modem bu analog sinyalleri yeniden dijital sinyale çevirir. A modemleri ise bunu yapmak yerine verileri dijital sinyal olarak alır ve gönderir. Dijital sinyalleri analog sinyallere çevirme işi hiçbir zaman yapılmaz. A sistemlerinin performansı ve hızı; birinci dereceden, santral ve abone tarafındaki A modemlerinin arasındaki uzaklığa bağlıdır. Bu uzaklık belirli bir mesafeyi aşmamalıdır. Uzaklık dışında, bakır hattın kalınlığı, köprüleme tapalarının ve püpinleme bobinlerinin olması ve komşu teller arasındaki karışma gibi faktörlerin de hat hızını etkilediği saptanmıştır. A Forum ve ANSI T1E1.4 alt komitesi tarafından A servislerinin hız ve uzaklık parametreleri tanımlanmıştır. Bu uzaklık ve hızlar tablo 2 de verilmiştir. 38
Teknolojileri ile Yüksek Band Genişliği İhtiyaçlarının Karşılanması Uzaklık (km) Hız (Mbps) 2.7 8.448 2.7 3 6.312 3-4.8 2.048 4.8-5.5 1.544 Tablo 2: A Sistemlerde Hat Uzunluğu Hız İlişkisi A servisleri geniş bantlı erişim şebekelerinin bir geçiş dönemi olarak kullanılabilir. Mevcut veri iletim hatlarının 100 Mbps lik hız sağlayan fıber optik kablolarla yenilenmesi için geçen süre içerisinde, A önemli bir görev üstlenecektir. teknolojilerinin önemli bir üstünlüğü, telefon hatlarında bir değişiklik gerektirmemeleridir. Santrallerde bütün gereken, A çoğullayıcının içinde yer alacak olan bir A abone kartıdır. Bunun yanında; ISDN'de ve analog modem bağlantılarında her seferinde santral üzerinden geçilmesi ve yeni bağlantılar oluşturulması gerekmektedir. A de ise iki A modemi doğrudan bağlantılı olduğu için örneğin, internet erişimde tekrar tekrar bağlanma dezavantajından kurtarmaktadır. POTS ayırıcılar vasıtasıyla veri ve ses bilgilerinin ayrılması ve Frame-Relay ya da ATM omurga şebekeleri üzerinden gönderilmesine imkan tanıması da ISDN sistemlere göre bir üstünlüğüdür. Bu da tıkanmaları ve beklemeleri ortadan kaldırır. Kanallar arası karışım ve gürültüye karşı hassas olan A modemlerde önceden hata düzeltme mekanizmaları kullanılarak veri iletim esnasındaki bu bozulmalara karşı önlem alınmıştır. PC'ye doğrudan VBR (Değişken bit oranı) işaretlerini sağlayacak ATM arayüzlerle ilgili çalışmalar sayesinde A ile ATM omurgalara doğrudan bağlanmak mümkün olabilecektir. A'i diğer x hizmetlerinden farklı kılan özellik kendine özgü modülasyon teknikleridir : CAP (Carrierless Amplitude Phase - Taşıyıcısız Genlik Fazı) ve DMT (Discrete Multi Tone - Ayrık Çoklu Ton) modülasyonları. Her iki kodlama tekniğinin performansı, teknolojik olgunlukları ve maliyetleri farklıdır. DMT, A hızını 10 Mbps'ye kadar çıkarabilir ve hattın kalitesine göre hızı otomatik olarak ayarlar. DMT, 1993 yılında ANSI tarafından T-1.413 standardı olarak 6.1 Mbps'e kadar çalışmak üzere kabul edilmiştir. Ancak, karmaşık yapısı ve yüksek maliyeti nedeniyle DMT tekniği kullanan A ürünleri yaygınlaşmamıştır. Onun yerine daha basit ve ucuz olan CAP tekniği, daha yaygın olarak kullanılmaktadır. CAP tekniği ile A devrelerini 100$'ın altındaki fiyatlarla oluşturmak mümkündür.[4] Yaklaşık 7 kilometrelik bir mesafede sayısal iletim sağlayan ve modemlerde kullanılan CAP, daha dar ve düşük bir frekans bandı kullanarak, hem işaret zayıflamasını azaltmakta ve uzun mesafelere gidebilmekte hem de daha çok kanal taşıyabilmektedir. DMT'nin CAP'a göre üstünlüğü hat kalitesinin kontrol edilerek veri iletiminin buna uygun yapılmasıdır. Bu sınama 32kbps lik artışlarla yapılarak iletim oranı hattın kalitesine göre ayarlanır. DMT, 1 MHz lik bakır hattı her biri 4 KHz'lik 256 alt kanala böler. Bundan sonra, telefon hattının karakteristiklerini analiz eder ve iletimi bu farklı kanalların uygun olanını kullanarak dengeler. Sorunsuz kanallardan yüksek hızda iletim yapar, sorunlu ya da gürültülü kanallardan yaptığı iletimi yavaşlatır ya da tamamen keser. CAP a göre daha iyi performans sağlayan DMT, CAP fiyatlarında üretildiğinde daha fazla yaygınlaşma imkanı bulacaktır. Internet LAN Telefon PC A Modem Bakır Tel Şebeke Şekil 4: A Şebeke-Kullanıcı Bağlantısı 39
M. ALKAN, H. TEKEDERE 3.3. H (High-Bit-Rate Digital Subscriber Line) H, simetrik olarak iletim sağlayan bir teknolojisidir. H mevcut bakır kablolar kullanılarak E1(2.048 Mbps) sinyalini tekrarlayıcı kullanmadan 0.4 mm'lik kablolarla 4km., 0.5 mm'lik kablolarla ise 5km. mesafeye kadar iletim sağlar. H tekrarlayıcısı kullanıldığında ise bu iletim mesafeleri iki katına kadar çıkartılabilmektedir. H sistemi iki nokta arasında çalışan karşılıklı iki H iletim ünitesinden (H Transmission Units - HTU) oluşur HTU-C (Central Unit), genelde santral tarafına yerleştirilir (enerjisini santralden alacaktır). HTU-R (remote unit) abone tarafına yerleştirilir. HTU-R'nin konfigürasyonu ve denetimi merkezdeki HTU-C tarafından yapılır. E1 2.048 Mbps H HTU- C 1168 Kbps H HTU- R E1 2.048 Mbps 1168 Kbps SANTRAL ABONE Şekil 5: H İletim Yapısı (dual-duplex) Normal çalışma koşulları altında, HTU-C standart E1 sinyalini (2.048Mbps) santralden alır. HTU-C ünitesi senkronizasyonu ve zamanlamayı sağlayarak E1 sinyalini iki ayrı çift bakır kablo üzerinden 1168 Kbps'lik H sinyali olarak gönderir ve alır. HTU-R 'de H sinyalleri E1 sinyaline dönüştürülür ve abonenin kullanımına sunulur. H sinyalleri her bir çift kablo üzerinde full-duplex olarak çalışır. Her bir çift kablo üzerinde 1168 Mbps hızında gönderir ve alıcı tarafında sinyaller uygun olarak tekrar birleştirilir. Bu iletişim işlemine "dual-duplex" denir. [5] H, 2B1Q (2 Binary Symbols to 1 Quaternary symbol) kodlamasını kullanır. 2B1Q kodlamasında, iki bit 4 farklı sinyal seviyeleriyle kodlanır ve bu hat üzerinde bir puls'a karşılık gelir (Tablo 3). Birinci Bit (İşaret) İkinci Bit (Büyüklük) Quaternary Sembolü 1 0 +3 1 1 +1 0 1-1 0 0-3 Tablo 3: 2B1Q Kodlaması Şekil 6'da H sistemlerinde kullanılan alıcı/verici (transceiver) genel yapısı verilmiştir. E1 sinyali ikiye bölünmekte ve gerekli durum bitleri eklendikten sonra vericiye (transmitter) gönderilir, bit dizisinde bitişik bitler arasındaki ilişkiyi azaltmak olarak tanımlanan scrambled işlemine tabi tutulur, kodlanır ve hibrid devresi ile hat trafosu üzerinden hatta (H line) verilir. H hattından gelen sinyal hibrid devresi ile A/D (Analog/Dijital) dönüştürücü devresine verilir. Burada yankı bastırıcı (echo canceller) devresinden gelen sinyalle karşılaştırılarak alıcı (receiver) devresine alınır. Alıcı devresinde; sinyal karar detektörü (decision detector), decoder ve descrambler devreleri vardır. [5] 1168 Kbit/s Verici İşlemci Denetleyici Yankı Bastırıcı Hibrit H Hattı 1168 Kbit/s Alıcı A/D Dönüştürücü Şekil 6: H Sistemlerde Alıcı/Verici Genel Yapısı 40
Teknolojileri ile Yüksek Band Genişliği İhtiyaçlarının Karşılanması 3.3.1. Prototip H Uygulaması H teknolojisinin Türk Telekom'un alt yapısında kullanılmak üzere AR-GE Müdürlüğünde H cihazlarının gerçekleştirilmesine yönelik bir proje başlatılmıştır. Bu proje çerçevesinde H prototip cihazı ile ilgili çalışmalar için yazılım ve donanım tasarımları gerçekleşmiştir. AR-GE 'de yapılmakta olan prototipte amaçlanan sistem şu şekilde yapılmıştır (Şekil 7); Santralde 19 inch'lik rack içinde 1 adet "management kartı (m1)" ve 9 adet "H kartı (HTU-C kartları H1,H2,...,H9)" vardır. Her bir kartın üzerinde DC/DC konvertör (-48V/+5V,-5V) vardır. Çünkü, Rack -48V. DC' voltajla çalışır. Kartlar ise +5V ve -5V DC voltajla çalışmaktadır. Management (M1) kartı RS232 portu ile bir PC'ye bağlıdır Buradaki Management kartının görevi; PC ile H kartları arasındaki protokolü ve iletişimi sağlamaktır. Sistemin işletilmesi ve izlenmesi ise bir bilgisayar programı ile yapılmaktadır. Sistem bu yapısıyla 9 aboneye hizmet verir. Her bir H kartı (karşısında HTU-R ile birlikte olmak üzere) bir birinden bağımsız çalışır. 2.048Mbps lik hız simetrik kablo çifti üzerinden gerçekleşmektedir. PC'deki H yazılımı sayesinde, H rack'ında yer alan 9 adet H kartının ve abone taraflarının (HTU-R) merkezden kontrol edilmesi sağlanır. Bu çerçevede, tüm H hatlarında, sinyalin varlığını gösteren bilgi, H hatlarının senkronizasyon bilgileri, sinyalin kalite bilgisi ve sistemin 2.048 Mbps lik (E1) iletişimine olduğuna dair bilgiler PC ekranından görülebilmektedir. Bunun yanında H hatlarının analog karakteristikleri yankı oranı (echo ratio), döngü kaybı (loop loss), gürültü payı (noise margin) ve sinyal gürültü oranı (signal to noise ratio-snr) değerleri hesaplanıp PC ekranından izlenebilmektedir. Abone tarafında PRBS (Pseudo-Random Binary Sequence) jeneratörü, merkezi ünitede de bit hata oranını ölçen BER (Bit Error Rate) metre çalıştırılarak BER ölçümü gerçekleştirilmektedir. Bu hata oranları hesaplanıp PC'den izlenmektedir. SANTRAL PCM 2.048 Mbps 1 2 8 9 RS-232 M1 H1 H2........ H8 H9 PC ABONE HTU-R 1 HTU-R 2 2 çift bakır iletken........ HTU-R 9 2.048 Mbps 2.048 Mbps 2.048 Mbps Şekil 7: Prototip H Uygulaması 3.4. V (Very High-Bit-Rate Digital Subscriber Line) V, klasik hatlar üzerinden çok yüksek hızlarda veri iletimi sağlayan en son ve en iddialı teknolojidir. Simetrik yapıda 20 Mbps üzerinde hızlar mümkün olmakta ve asimetrik olarak 52 Mbps hızına ulaşılabilmektedir. V hem kısa erişimli simetrik hem de uzun erişimli asimetrik çalışma olanağını sunabilmektedir. Yüksek kapasiteli kiralık hat ve geniş bantlı hizmetler için kullanılır. [10] V A den daha yüksek veri hızlarında ancak daha kısa hatlar üzerinde asimetrik bir veri iletimi sağlar. Henüz V için genel bir standart olmamasına rağmen, tartışmalar aşağıdaki hızlar etrafında odaklanmıştır. Aşağı yöndeki hız oranları, 1.6 Mbps ile 2.3 Mbps arasında değişen bir sınır içindedir. T1E1 4 ün V e karşı karar vermesinin temel nedeni V in hiçbir zaman simetrik olmayacağı düşüncesiydi. Bu arada hat uzunluğu tehlikeye atılacak ta olsa, tam simetrik bir V in oluşturulabileceği düşünülmektedir. [11] Birçok yönden V, A den daha basittir. Daha kısa hatlar ve çok daha az iletim sınırlamaları getirmektedir. Böylece on kez daha hızlı olmasına rağmen temel alıcı verici devresi çok daha az kompleks olmaktadır. V, A üzerine konan birçok şartların önünü keserek sadece ATM şebeke mimarisini hedef alırken pasif şebeke 41
M. ALKAN, H. TEKEDERE sonlandırmalarına izin verir. Böylece bir kullanıcının aynı hatta birden fazla V modemini bağlanmasına imkan sağlar. 4. SONUÇ Daha hızlı ulaşım için; mevcut yolların düzenlenmesi yeni yolların yapılmasından daha ekonomik bir çözüm olarak görülmektedir. Kaldı ki, 25 MB lık bir dosyanın download işlemi normal modemle 120 dakika, ISDN BRI ile 26 Dakika 1.5 Mbps lik bir ile 2.2 dakikadır. Bu sebeplerden ötürü teknolojisinin yaygınlaşması kaçınılmazdır. Günümüzde birçok iletişim teknolojilerine alternatif olarak kullanılmaya başlayan teknolojisi; iletişime önemli katkılar ve avantajlar getirmiştir. Dünyada kurulu yüzbinlerce lokal santral bölgesinde telefon kullanımı için mevcut bakır altyapının değişimine ihtiyaç duyulmamaktadır. Veri iletiminde çok yüksek bant genişliği sağlaması, Sinyalizasyonda özel bir digital kodlama kullanması (voice için 4 KHz olan standart, de 1.2 MHz e ulaşmıştır), İletişim teknolojisinde varolan ve yeni çıkabilecek hizmetlerin üzerinde uygulanabilmesi, Kullanılan donanımların aynı servisi sağlamada diğer donanımlara göre belirgin maliyet avantajları oluşturması gibi birçok sebepten dolayı teknolojisi iletişimde önemli bir yer oluşturmaktadır. Bunların yanında, veri hızı iletiminde hız karşılaştırması yapıldığında, bugünün en hızlı analog modeminden 200 defa daha hızlı erişim imkanı sağlaması, internetle ilgili hizmetlerde geniş bant erişim imkanı, Hızla gelişen ve çok büyük hacimlere erişmesi beklenen e-devlet, e-türkiye uygulamalarında önemli bir teknoloji olarak değerlendirilebilecektir. 5.KAYNAKLAR 1. Chen, W., : Specialization Techniques and Standarts Developments for, 1998. 2. Enformasyon ve İletişim Teknolojileri, Türkiye Ulusal Enformasyon Altyapısı Proje Ofisi- TUENA Alt İş Paketi Raporu, 24-27, Ankara, 1998. 3. Proceeding of the IEEE, Vol. 83, No:2, February 1995 4. Telecom Report International, 18 No:1 1995. 5. Alkan, M., Tekedere, H., Genç, Ö., Teknolojileri Kullanılarak Bant Genişliği ve Veri İletiminde Kapasite Artırımı, 229-233, ELECO 2000 Sempozyumu, Bursa, 2000 6. Angell, D., for Dummies, Hungry Minds, 2000. 7. Mervana, S., Le, C., Design and Implementation of -Based Access Solutions, Cisco Press, 2001. 8. Smith, R.W., Broadband Internet Connections: A User's Guide to and Cable, Addison-Wesley, 2002. 9. Reynolds, J., Bryce, J.Y., A Practical Guide to : High-Speed Connections for Local Loop and Network, CMP Books, 2001. 10. Chen, W.Y., : Simulation Techniques and Standards Development for Digital Subscriber Lines, Macmillan Technical Publishing, 1998. 11. Goralski W.J., A and Technologies, McGraw-Hill, 1998. 12. Summers, C.K., A: Standards, Implementation, and Architecture, CRC Press, 1999. Sportack, M., Pappas, F.C., Rensing, E., Konkle, J., Smith, C.R., Short, D., Welk, D., High-Performance Networking Unleashed, Sams, 1997. 13. Stallings, W., High-Speed Networks and Internets, Prentice Hall, 2001. 42