Veri İletişimi Data Communications Suat ÖZDEMİR Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü 9. Veri İletişimi içn Telefon ve Kablo Hatları
Konular Giriş Dial up modemler Digital Subscriber Line Kablo TV Veri transferi için kablo TV
Giriş Tlf Telefon hatları ses iletişimi i i iii için oluşturulmuştur. l Telefon hatlarından veri iletişimi gerçekleştirebilmek ii için dial up modem geliştirilmiştir. il i İnternet bağlantısı için dial up modem yavaştır Bu nedenle dh daha hızlı bağlantı için DSL Digital Subscriber Line teknolojisi geliştirilmiştir. Kbl Kablo TV ağı ğ TV programlarının izleyicilere il iil aktarılabilmesi için ortaya çıkmıştır Kablo TV ağı daha sonra İnternet erişimi amacıyla da kullanılmaya başlamıştır.
Telefon Ağları Telefon ağları devre anahtarlama kullanır. Başlangıcı 1800 lerin sonlarına dayanır. Plain old telephone system (POTS) olarak adlandırılan d l ilk sistem analog ses dalgalarının dl l transferi için tasarlanmış analog bir sistemdi. Son 20 senede telefon ağları oldukça değişti Ağ artık hem sayısal hem de analog
Temel birimler Telefon Ağları Local loop: Son kullanıcıyı en yakın merkeze bağlayan twisted pair kablolardan oluşur Trunk: Merkezler arası iletişimi sağlar. Switching office: Yönlerdirme yapan çeşitli boyutlardaki merkezlerdir Local loop Trunk Trunk End Tandem offices offices Regional offices
Telefon Ağları Local Access Transport Areas (LATA) Küçük bir bölgeye hizmet veren telefon ağını tanımlar Şehir/Bölge Herbir LATA farklı birservissağlayıcı sağlayıcı tarafından işletilebilir Local exchange carrier (LEC): LATA içerisinde i i verilen servisler Inter exchange carrier (IXC): LATA lar arasında verilen servisler
Telefon Ağları Point of Presence: LATA lar arası as iletişimi ş sağlayan birimlerdir.
Telefon Ağları Sinyalleşme Devre anahtarlamalı ağlar ğ setup ve teardown aşamalarına (sinyalleşmeye) ihtiyaç duyarlar İlk telefon ağlarında operatörler yardımıyla yapılırdı Sinyal ve ses için ik ayrı hat yoktu (inband signalling) Dh Daha sonra sinyalleşme otomatik hl hale geldi (inband ve out of band)
Telefon Ağları Modern telefon lf ağlarında sinyalleşme sistemi isadece bağlantı kurup sonlandırmaz. Birçok görevi daha vardır Çevir sesi, meşgul sesi, vb., Faturalandırma Numara taşıma Donanım kontrolü CallerID, voice mail Bu nedenle sinyalleşme için farklı bir ağ oluşturulması gerekir Sinyalleşme ağı Veri iletişim ağı
Telefon Ağları Sinyalleşme ağı ve veri iletişim ağı: Fiziksel olarak farklı iletişim ortamı zorunlu değildir. ğ
Signaling System No. 7 (SS7) A high speed and high performance packet based communications protocol SS7 implements out of band signaling protocols, carried in a separate signaling channel, Konuşma hattı ve sinyal hattı ayrılırmıştır. Bu sayede kullanıcılar istenmeyen bip ler duymazlar. The term signaling refers to the exchange of control information associated with the establishment of a telephone call on a telecommunications circuit. Örneğinçevirilen iil numara SS7 can communicate significant amounts of information when setting up a call, during the call, and at the end of the call. call forwarding (busy and no answer), voice mail, call waiting, conference calling, calling name and number display, call screening,
Telefon Ağları Signalling System Seven (SS7): OSI gibi katmanlı bir yapıya ypy sahiptir.
Dial up modemler Geleneksel telefon hatları 300 3300 Hz (BW=3000) arasındaki frekansları taşıyabilir. Veri transferi için bu hatlar kullanıldığında etkin bant genişliği 2400 Hz dir (600 3000Hz). Veri sinyaleri daha net olmalıdır Telefon hatlarıylaveri transferi için modem (modulator/demodulator) kullanılır.
Dial up modemler Aşağıda modemlerle veri iletim hatları arasındaki ilişki görülmektedir. Modulator sayısal veriden bandpass analog sinyal oluşturur. Bu sinyal telefon hatları üzerinde iletilir Demodulator bandpass sinyalden sayısal veriyi tekrar elde eder.
Modem standartları ITU T T (International ti Tl Telecommunication Union) tarafından yayınlanan V serisi standardı modemlerenyaygın en kullanılanlardır. V.32 ve V.32bis V32modem V.32 modulasyon ve kodlama tekniklerini bir arada kullanan trellis modulasyonu kullanır. Trellis QAM + 1 bit kullanır Veri 4 bitlik bloklara ayrılır ve 1 bit hata kontrol biti eklenir. Sinyal elementi 5 bit taşır. 32 QAM kullanan V.32 nin baud rate i 2400 dir V.32 nin data rate i 4 x 2400 = 9600bps
Modem standartları 128 QAM kullanan V.32bis in baud rate i de 2400 dir Ancak, 128 QAM ile 6 bit veri + 1 bit hata konrol biti gönderildiğinden V32bis in V.32bis in data rate i 6 x 2400 = 14400bps Ayrıca V.32bis sinyal kalitesine göre hızını artırmayada yavaşlatma özelliğinesahiptir.
Modem standartları V.32 ve V.32bis için constellation ve bandwidth
Modem standartları V.34bis modemler 960 point constelation ile 28800bps data rate ve 1664 point constelation ile 33600bps data rate e e sahiptir. V.90 modem Geleneksel modemler Shanonkapasitesinden dolayı 33.6kbps ile sınırlıdır V.90 modemler ise 56.000bps data rate e sahiptir (56K modem), Servis sağlayıcının sayısal sinyal sağlaması gerekmektedir Download hızı 56kbps, upload hızı 33kbps dır Download da quatization yapılmadığı için Shanon kapasitesi üzerine çıkılır.
Modem standartları V90 V.90 modemde d servis sağlayıcılar saniyede 8000 örnekleme yapar Her örnek 8 bit, 7 bit veri 1 bit hata kontrolü içindir. Data rate 7 x 8000 = 56000 bps olur. V.92 modem download da 56kbps, upload da 48kbps data rate sağlar. Upload hızını noise durumuna göre belirler Çağrı geldiğinde internet bağlantısını keser
Digital Subscriber Line (DSL) Geleneksel dial up modemler ulaşabilecekleri max. data rate e eriştiklerinde, ş servis sağlayıcılar DSL teknolojisini yüksek hızlı internet erişimi için geliştirdiler. DSL local loopları kullanır ADSL, VDSL,HDSL ve SDSL gibi farklı teknolojiler içerir. Genele olarak xdsl olarak adlandırılır (x:a,v,h yada S)
ADSL (Asymetric DSL) Download dhızı upload dhızından büyüktürük ü Local loop içindeki bantgenişliği upload ve download için eşit bölünmemiştir Kişisel kullanım için tasarlanmıştır Local loop da kullanılan twisted pair kablo aslında 1.1 Mhz bant genişilğin, ş ğ destekler Ses iletişimi için fazla olduğundan, switching merkezinde filitrelenir ADSL de bu filitreler kaldırılarak yüksek data rate elde edilir
ADSL (Asymetric DSL) Local loopdaki 1.1 Mhz bant genişliği teoriktir. Merkez ve kullanıcı arasındaki uzaklık, kablo çeşidi gibi etkenler bantgenişliğini etkiler. Bunedenle nedenle, ADSL adaptive bir teknoloji olarak tasarlanmıştır. Local loop durumuna göre data rate bll belirlenir.
ADSL (Asymetric DSL) ADSL Discrete Multitone (DMT) adı verilen QAM ve FDM in birleşimi olan bir modulasyon tekniği kullanır. Her sistem bant genişliğini nasıl kullanacağını belirler. Genelde aşağıdaki senaryo kullanılır. 1.104 Mhz bantgenişliği 256 kanala bölünür. Her kanal 4.312khz bantgenişliği kullanır Kanal 0 ses iletişimi için ayrılır 1 5 arasındaki kanallar ses ve veri iletişimi arasında boşluk olarak bırakılır 6 30 arasındaki dkikanallar kontrol (1) ve upload d(24) ii için kullanılır. 31 256 arasındaki kanallar kontrol (1) ve download (224) için kullanılır.
ADSL (Asymetric DSL) Upload için 24 kanalın a herbiri eb QAM (15 bit/baud) kullanır. 4khz BW. Data rate: 24*4000*15=1 4000 15=1.44 Mbps (etkin kullanım 500kbps) Download için 224 kanalın herbiri QAM (15 bit/baud) kullanır. 4khz BW. Data rate: 224*4000*15=13.4 Mbps (etkin 8 Mbps)
ADSL (Asymetric DSL) Discrete multitone technique
ADSL (Asymetric DSL) Bandwidth division in ADSL
ADSL (Asymetric DSL) Ses ve data ayrımı için kullanıcı tarafında bir splitter kullanılmalıdır. ADSL Lite Li teknolojisinde i splittere ihtiyaç i yoktur. Ses ve data ayrımı servis sağlayıcı tarafından gerçekleştirilir. iili
ADSL (Asymetric DSL) Servis sağlayıcı tarafında modem kullanılmaz. Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM) kullanılır. Ayırma işlevinin i i yanında, Internete gidecek olan verinin paketlenmesi işini de yapar
DSL Teknolojileri ADSL Lite: Modem doğrudan telefon hattına bağlanabilir. ğ 1.5 Mbps dowload and 512kbps upload hızını destekleyebilir. HDSL: High bit data rate DSL, T1 hatlarının yerini almak için çıkmıştır. HDSL 2B1Q encoding kullanır. Repeater olmadan 3.86km uzağa 1.544 Mbps data rate (bazen 2Mbps) ile erişebilir. 2 tane twisted pair kablo kullanır.
DSL Teknolojileri SDSL: Symmetric DSL, HDSL in tek twisted kablo kullananıdır. Her iki yönde de 768 kbps hızındadır. Ticari müşterileri için kullanılır. VDSL: Very high bit data rate DSL, ADSL e benzer, DMT kullanır. Coax yada optik kablo kullanır. Kısa mesafeler fl için twisted pair de kullanılır. 25 55 Mbps dowload ve 3.2Mbps upload hızına sahiptir.
DSL Teknolojileri Karşılaştırma:
Kablo TV Ağları Kablo TV ağı 1940 larda TV servis hizmeti için kuruldu, ancak daha sonraları Internet hizmeti vermeye de başladı İletişim tek yönlüdür İlk zamanlarda Community Antenna TV (CATV) olarak adlandırlırdı. Yüksek bir yerdeki antenden alınan yayın, coax kablolarla evlere dağıtılır Amplifierler kullanılır
Kablo TV Ağları
Kablo TV Ağları 2. nesil kbl kablo TV ağları Hybrid bidfiber Coaxial l( (HFC) network olarak adlandırılır. Fiber ve coax kbll kablolardan oluşan bir ağ ğ yapısıdır. Merkez (head) ve kutu arası fiber, kutu ve son kullanıcı arası coax kablodur Regional cable head (RCH) 400000 kullanıcıya Distribution hub 40000 kullanıcıya hizmet verebilir Coax kablo 1000 kullanıcıya hizmet verebilir HFCdeiletişim2 yönlü olabilir
Kablo TV Ağları
Veri transferi için kablo TV DSL teknolojisi içok yüksek k hızda veri transferine izin i vermez Twisted pair kablo girişimden etkilenir Coax kablonun bantgenişliği 5 ile 750 Mhz arasındadır Bant genişliği 3 e bölünürü Dowstream Video Upstream Data Downstream Data
Veri transferi için kablo TV Downstream video band: 54 ve 550 Mhz arasındadır. TV kanalı 6 Mhz e ihtiyaç duyar, toplamda80 kanal desteklenebilir. Downstream data band: 550 ve 750 Mhz arasındadır. 6 Mhz lik kanallara bölünmüştür. 64 QAM modulasyon kullanır. Her sinyal element 6 bit taşır (1 bit hata kontrolü için kullanılır) Her baud 1 Hz, data rate 5*6=30Mbps Upstream data band: 5 ve 42 Mhz arasındadır. 6 Mhz lik kanallara bölünmüştür. QPSK kullanır. Her sinyal element 2 bit taşır. Her baud 1 Hz, data rate 2*6=12Mbps
Veri transferi için kablo TV Upstream data bant genişliği 37 MHz. Toplam 6 kanal bulunur. Downstream data bant genişliği 200 Mhz Toplam 33 kanal bulunur. 33 ya da 6 kanal binlerce kullanıcıya yetmez. TDM ile kanallar paylaştırılır.
Veri transferi için kablo TV Kullanıcı tarafında Cable Modem (CM) olmalıdır.
Veri transferi için kablo TV Servis sağlayıcı ya da hub tarafında Cable Modem Transmission System (CMTS) olmalıdır.