verİ haberleŞme Şebekesİ
TRANSCRIPT
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
1/288
T.C.
MARMARA NVERSTES
TEKNK ETM FAKLTES
BTRME TEZ
VER HABERLEME EBEKES
RENCLER
ADI SOYADI :Ertan YILDIZ Mercin KARAKA
NUMARASI :
RETM YILI : 1999-2000
BLM :ELEKTRONK VE BLGSAYAR ETM
GZTEPE, STANBUL
2000
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
2/288
ii
NSZ
1970li ve 1980li yllar teknolojiyi, rnleri ve irketleri derinden deitiren
bilgisayar bilimi ve veri haberlemesi alanlarnn birlemesine sahne oldu. Bu devrimsel
birlemenin sonular hala devam etmesine ramen, devrimin olutuunu ve veri haberlemesi
alanndaki yeni aratrmalarn bu artlar erevesinde yaplmas gerektiini rahatlkla
syleyebiliriz.
Bilgisayar ve haberleme devrimi nemli baz sonular dourdu:
Verilerin ilenmesi (bilgisayarlar) ve veri haberlemesi (iletim ve anahtarlama
ekipman) arasnda nemli bir fark yok.
Veri, ses ve video haberlemesi arasnda nemli bir fark yok.
Tek ilemcili bilgisayar, ok ilemcili bilgisayar, yerel ebeke, metropolitan ebeke
ve uzun mesafeli ebeke arasndaki farklar belirsizleti.
Sonu bileen imalatndan sistem btnlemesine kadar bilgisayar ve haberleme
endstrilerinin artan ortakl oldu. Yakn gelecekteki sonu ise, her trden veri ve bilgiyi
iletip ileyecek btnleik sistemlerdeki gelimedir. Hem teknoloji hem de teknik standart
organizasyonlar, tm haberlemeyi btnletiren ve dnya zerindeki hemen hemen tm
veri ve bilgiye eriimi kolay klan, tek bir genel sisteme doru ilerlemektedirler. almann amac veri ve bilgisayar haberlemesi alanna genel bir bak salamaktr.
almann dzeni, bu byk konuyu anlalr ksmlara blerek, para para gncel bir
aratrma oluturma abasn sergilemektedir.
Proje sresince yardmlarn grdmz Marmara niversitesi Teknik Eitim
Fakltesi Kontrol ve Bilgisayar Eitimi blm hocalarmza teekkr bor biliriz. Ayrca
proje ve retim hayatmz boyunca bizi srekli destekleyen ailelerimize de teekkr ederiz.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
3/288
iii
ZET
En basit haliyle, veri haberlemesi, birbirleriyle bir eit noktalar aras iletim ortamyla
dorudan bal aygtlar arasnda meydana gelir. Fakat, genelde iki aygtn dorudan noktalar
aras balantyla balanmalar mmkn olmaz. Bunun nedeni aadaki olaslklardan biridir
(ya da her ikisidir):
Aygtlar birbirine ok uzakta. Birbirine binlerce mil uzaktaki iki aygt arasnda
adanm bir hat kurmak ar derecede pahal olur.
Her biri eitli zamanlarda dierleriyle iletiim kurmak isteyen bir grup aygt var.
rnek olarak dnya zerindeki btn telefonlar ve bir irketin sahip olduu tm
bilgisayarlar verebiliriz. ok az sayda aygtn olduu durum dnda, her aygtifti arasnda adanm bir hat kurmak olanakszdr.
Bu sorunun cevab her aygt bir haberleme ebekesinebalamaktr. Haberlemek
isteyen aygtlara genel olarak istasyon diyeceiz. stasyonlar bilgisayarlar, terminaller,
telefonlar ya da dier haberleme aygtlar olabilir. Her istasyon bir ebeke dmne
balanr. stasyonlarn bal olduu dmler kmesi istasyon iftleri arasnda veri transferi
yapabilen haberleme ebekesinin snrdr.
Haberleme ebekeleri mimari olarak ya da veri transferi iin kullanlan teknikler esasalnarak snflandrlabilirler. Bu almada aadaki haberleme ebekesi trleriyle
ilgileneceiz:
Anahtarlamal ebekeler.
Devre anahtarlamal ebekeler.
Paket anahtarlamal ebekeler.
Yayn ebekeleri.Paket radyo ebekeleri.
Uydu ebekeleri.
Yerel ebekeler
Devre anahtarlamal ebekede, iki istasyon arasnda ebekedeki dmler zerinden
adanm bir haberleme yolu kurulur. Bu yol dmler arasndaki fiziksel balantlarn
birletirilmi bir dizisidir. Her hatta balant iin bir mantksal kanal adanr. Kaynak
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
4/288
iv
istasyonda retilen verilen adanm yol zerinde mmkn olduunca hzl iletilir. Her
dmde gelen veri gecikme olmadan ilgili k kanalna ynlendirilir ya da anahtarlanr.
Devre anahtarlamasna en yaygn rnek telefon ebekesidir.
Olduka farkl bir yaklam isepaket anahtarlamal ebekedekullanlr. Bu durumda,
iletim kapasitesini ebeke zerindeki bir yol boyunca adamak gerekli deildir. Bunu yerine,
veri paket olarak adlandrlan kk paralar dizisi eklinde gnderilir. Her paket kaynaktan
dme giden ebekedeki yol zerinde dmden dme iletilir. Her dmde, btn paket
alnr, ksaca saklanr ve bir sonraki dme gnderilir. Paket anahtarlamal ebekeler genelde
terminalden bilgisayara ve bilgisayarlar aras haberlemeler iin kullanlr.
Yayn haberleme ebekesinde ara anahtarlama dmleri yok. Her istasyonda dier
istasyonlar tarafndan da paylalan bir ortam zerinden haberleen bir verici/alc var.Herhangi bir istasyon yayn yapar ve dier istasyonlar bunu alr. Biz terminal ve bilgisayarlar
balamak iin kullanlan ebekelerle ilgileneceiz. Bu durumda veriler genelde paketler
eklinde gnderilir. Ortam paylaldndan belli bir anda sadece bir istasyon paket
gnderebilir.
Yayn ebekesinin benzer iki tipi paket radyo ebekeleri ve uydu ebekeleridir. Her ikisinde de
istasyonlar anten vastasyla veri gnderip alrlar ve istasyonlarn hepsi ayn kanal veya radyo frekansn paylar.
Paket radyo ebekesinde istasyonlar birbirinin menzilindedir ve birbirlerine dorudan iletim yaparlar. Uydu
ebekesindeveriler dorudan vericiden alcya aktarlmaz; uydu vastasyla nakledilir: her istasyon veriyi uyduya
gnderirve uydudan alr.
Yayn ebekelerinin dier bir eidi deyerel ebekedir. Yerel ebeke tek bir bina ya da
bina grubu gibi kk bir blgeye snrlandrlm yayn ebekesidir. Yol yerel ebekede tm
istasyonlar ortak bir kabloya balanr. stasyonlardan biri tarafndan yaplan iletim ortamn
her iki ynnde yaylr ve dier istasyonlarn hepsi tarafndan alnabilir. Halka yerel ebeke
her istasyonun yineleyici bir elemana bal olduu kapal bir dngden oluur. Herhangi bir
istasyondan yaplan iletim dier istasyonlarn hepsine urayacak ekilde halkay dolar vegeerken her istasyon tarafndan alnabilir.
Bu haberleme ebekesi tiplerinin her biri daha nce bahsedilen sorunlarn kendi tarznda stesinden
gelir.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
5/288
v
ABSTRACT
In its simplest form data communication takes place between two devices that are
directly connected by some form of point-to-point transmission medium. Often, however, it is
impractical for two devices to be directly, point-to-point connected. This is so for one (or
both) of the following contingencies:
The devices are very far apart. It would be inordinately expensive, for example, to
string a dedicated link between two devices thousands of miles apart.
There is a set of devices, each of which may require a link to many of the others at
various times. Examples are all of the telephones in the world and all of the terminals
and computers owned by a single organization. Except for the case of a very few
devices, it is impractical to provide a dedicated wire between each pair of devices.
The solution to this problem is to attach each device to a communication network. We
have a collection of devices that wish to communicate; we will refer to them as stations. The
stations may be computers, terminals, telephones, or other communicating devices. Each
station attaches to a networknode. The set of nodes to which stations attach is the boundary
of a communication network that is capable of transferring data between pairs of stations.
Communication networks may be categorized based on the architecture and techniques
used to transfer data. In this study we will be concerned with the following types of
communication networks:
Switched networks.
Circuit-switched networks.
Packet-switched networks.
Broadcast networks.
Packet radio networks.
Satellite networks.
Local networks.
In a circuit-switched network, a dedicated communication path is established between
two stations through the nodes of the network. That path is a connected sequence of physical
links between nodes. On each link, a logical channel is dedicated to the connection. Data
generated by the source station are transmitted along the dedicated path as rapidly as possible.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
6/288
vi
At each node, incoming data are routed or switched to the appropriate outgoing channel
without delay. The most common example of circuit switching is the telephone network.
A quite different approach is used in a packet-switched network. In this case, it is not
necessary to dedicate transmission capacity along a path through the network. Rather, data are
sent out in a sequence of small chunks, called packets. Each packet is passed through the
network from node to node along some path leading from source to destination. At each node,
the entire packet is received, stored briefly, and then transmitted to the next node. Packet-
switched networks are commonly used for terminal-to-computer and computer-to-computer
communications.
With a broadcast communication network, there are no intermediate switching nodes.
At each station, there is a transmitter/receiver that communicates over a medium shared by
other stations. A transmission from any one station is broadcast to and received by all other
stations. We will be concerned with networks used to link terminals and computers. In this
case, data are often transmitted in packets. Since the medium is shared, only one station at a
time can transmit a packet.
Two similar types of broadcast networks are packet radio networks and satellite
networks. In both cases, stations transmit and receive via antenna, and all stations share the
same channel or radio frequency. In a packet radio network, stations are within transmission
range of each other, and broadcast directly to each other. In a satellite network, data are not
transferred directly from transmitter to receiver but are relayed via satellite; each station
transmits to the satellite and receives from the satellite.
Another common instance of broadcasting is the local network. A local network is a
communication network that is confined to a small area, such as a single building or a small
cluster of buildings. In a bus local network, all stations are attached to a common wire or
cable. A transmission by any one station propagates the length of the medium in bothdirections and can be received by all other stations. The ring local network consists of a
closed loop, with each station attached to a repeating element. A transmission from any
station circulates around the ring, past all other stations, and can be received by each station
as it goes by.
Each of these types of communication network, in its own fashion, overcomes the
problems cited before.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
7/288
vii
NDEKLER
Sayfa
NSZ ............................................................................................................................. ii
ZET ................................................................................................................................ iii
ABSTRACT ....................................................................................................................... v
NDEKLER ........................................................................................................................................ vii
1.HABERLEME EBEKES TEKNKLER1.1.
Giri ....................................................................................................................... 1
1.2.Haberleme ebekeleri .......................................................................................... 11.3.Devre Anahtarlamas ............................................................................................ 61.4.leti Anahtarlamas ............................................................................................... 71.5.Paket Anahtarlamas ............................................................................................. 12
1.5.1. Anahtarlama Teknii ................................................................................. 121.5.2. Paket Bykl ........................................................................................ 15
1.6.Anahtarlamal Haberleme Tekniklerinin Karlatrlmas ................................ 161.6.1. Performans ................................................................................................ 171.6.2. Dier Karakteristikler ............................................................................... 21
1.7.Yayn ebekeleri ................................................................................................. 211.7.1. Yayn ebekeleri Tipleri ........................................................................... 211.7.2. Ortam Ulam Kontrol Teknikleri ............................................................ 23
1.8.Problemler ........................................................................................................... 25
2. DEVRE ANAHTARLAMASI2.1.Tek-Dml ebekeler ..................................................................................... 282.2.Saysal Anahtarlama Kavramlar ........................................................................ 30
2.2.1. Uzam-Blml Anahtarlama ................................................................ 312.2.2. Zaman-Blml Anahtarlama ............................................................... 362.2.3. Modler Anahtar Mimarisi ....................................................................... 47
2.3.Saysal Veri Anahtarlama Aygtlar .................................................................... 512.3.1. Veri Anahtarlama Donatmlar ................................................................. 51
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
8/288
viii
2.3.2. Terminal/Port-Ynelimli Anahtarlar ........................................................ 532.3.3. Veri Anahtarlar ........................................................................................ 562.3.4. Anahtarlamal statiksel oullayc ........................................................ 56
2.4.Saysal zel Santral (Digital Private Branch Exchange) ................................... 582.4.1. Saysal PBX'lerin Geliimi ....................................................................... 582.4.2. Telefon ar lem Gereksinimleri ......................................................... 602.4.3. Veri Anahtarlama Gereksinimleri ............................................................. 632.4.4. Saysal PBX Yaps ................................................................................... 64
2.5.Yol Atama (Ynlendirme) ................................................................................... 682.5.1. Bir Ulusal Telefon ebekesinin Yaps ..................................................... 692.5.2. Seimli Hiyerarik Yol Atamas ............................................................... 702.5.3. Dinamik Edzeyli Yol Atamas .............................................................. 74
2.6.Kontrol Sinyal letimi ......................................................................................... 772.6.1. Sinyal letim Fonksiyonlar ...................................................................... 782.6.2. Ortak Kanal Sinyal letimi ........................................................................ 81
2.7.Problemler ........................................................................................................... 86
3. PAKET ANAHTARLAMASI3.1.rnek Sistemler .................................................................................................. 89
3.1.1. ARPANET/DDN ...................................................................................... 893.1.2. TYMNET .................................................................................................. 893.1.3. SNA .......................................................................................................... 903.1.4. DNA .......................................................................................................... 90
3.2.Sanal Devreler Ve Datagramlar .......................................................................... 903.2.1.
Harici ve Dahili alma .......................................................................... 90
3.2.2. rnek Sistemler ........................................................................................ 943.3.Ynlendirme ....................................................................................................... 98
3.3.1. Karakteristikler ........................................................................................ 983.3.2. Minimum Maliyet (Least-Cost) Algoritmalar ........................................ 1013.3.3. Ynlendirme Stratejileri .......................................................................... 1063.3.4. rnek Sistemler ....................................................................................... 113
3.4.Trafik Kontrol .................................................................................................. 126
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
9/288
ix
3.4.1. Trafik Kontrol eitleri .......................................................................... 1263.4.2. Trafik Kontrolnn Alan ve Seviyesi .................................................... 1333.4.3. rnek Sistemler ....................................................................................... 134
3.5.Hata Kontrol ..................................................................................................... 1413.5.1. Gereksinimler .......................................................................................... 1413.5.2. rnek Sistemler ....................................................................................... 142
3.6.Problemler .......................................................................................................... 144
4. RADYO VE UYDU EBEKELER4.1.Paket Radyo Mimarisi ........................................................................................ 147
4.1.1. Merkeziletirilmi ebekeler: ALOHANET ........................................... 1494.1.2. Datk ebekeler: AX.25 Standard ....................................................... 1524.1.3. Ynlendirme ............................................................................................ 155
4.2.Paket Radyo Eriim Protokolleri ....................................................................... 1594.2.1. ALOHA ................................................................................................... 1594.2.2. Dilimli ALOHA ....................................................................................... 1644.2.3. CSMA ...................................................................................................... 167
4.3.Uydu ebekesi Mimarisi .................................................................................... 1714.3.1. Konfigrasyonlar ..................................................................................... 1724.3.2. Kapasite Tahsisi (Capacity Allocation) .................................................... 176
4.4.Uydu Kanal Eriim Protokolleri ........................................................................ 1854.4.1. Karakteristikler ........................................................................................ 1864.4.2. Yer Ayrtma Protokolleri ......................................................................... 187
4.5.Problemler ......................................................................................................... 194EK 4A Yayn ebekelerinde Performans Hesaplar ................................................. 196
4A1 Performans lleri ................................................................................. 196
4A2 Yaylm Gecikmesinin ve letim Hznn Etkisi ...................................... 199
4A3 Performans Etkileyen Faktrler .............................................................. 202
5. YEREL ALAN EBEKELER5.1.Yerel ebeke Teknolojisi ................................................................................... 2045.2.Yol/Aa ve Yldz Topolojileri ........................................................................ 209
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
10/288
x
5.2.1. Yol/Aa LAN ve HSLN Karakteristikleri ............................................. 2095.2.2. Baseband Sistemler ................................................................................. 2105.2.3. Broadband Sistemler ............................................................................... 2175.2.4. Baseband'a Kar Broadband ................................................................... 221
5.3.Halka Topolojisi ................................................................................................. 2225.3.1. Halka LAN Karakteristikleri ................................................................... 2225.3.2. Zaman Seirmesi (Timing Jitter) .............................................................. 2255.3.3. Potansiyel Halka Problemleri .................................................................. 2265.3.4. Yldz-Halka Yaps ................................................................................. 2265.3.5. Yola Kar Halka ..................................................................................... 229
5.4.Ortam Eriim Kontrol Protokolleri .................................................................... 2305.4.1. Yol/Aa Topolojisi ................................................................................ 2305.4.2. Halka Topolojisi ...................................................................................... 242
5.5.Lan Protokol Performans .................................................................................. 2505.5.1. Anda letimi ve CSMA/CD iin Basit Performans Modelleri ............... 2505.5.2. Analitik ve Simulasyon almalarndan Karlatrmal Sonular ........ 256
5.6.Problemler .......................................................................................................... 260EK 5A LAN Standartlar ........................................................................................ 264
5A1 CSMA/CD (IEEE 802.3) ............................................................................ 265
5A2 Andal Yol (IEEE 802.4) .......................................................................... 269
5A3 Andal Halka (IEEE 802.5) ........................................................................ 269
5A4 Fiber Datml Veri Arabirimi (Fiber Distributed Data Interface-FDDI) .. 270
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
11/288
1
1. HABERLEME EBEKES TEKNKLER1.1 Giri
Bu blm, konunun btn iin bir giri ve genel bir bak niteliindedir. Birka aygt
arasnda haberleme salama probleminin birtakm haberleme ebekesi zmleri
gerektirdiini gstermekle balayacaz. Mmkn olan iki yaklam var: anahtarlamal
ebekeler ve yayn ebekeleri. Bu giri ksmn izleyen dier ksmda ise temel
anahtalamal ebeke tipi tantlacaktr: devre anahtarlamal, ileti anahtarlamal ve paket
anahtarlamal. Daha sonra bu tip karlatrlacaktr. Son ksm ise yayn ebekelerine bir
giritir.
1.2 Haberleme ebekeleri
En basit ekliyle veri haberlemesi, bir eit noktalar aras iletim ortamyla dorudan
bal iki aygt arasnda meydana gelir. Bununla birlikte, ou zaman iki aygtn dorudan
doruya noktalar aras ba ile balanmas mmkn deildir. Bu durum aadaki iki ihtimalin
birinden (veya her ikisinden) kaynaklanr:
Aygtlar birbirine ok uzakta. rnein, birbirinden binlerce mil mesafede olan iki
aygt arasnda adanm bir hat ekmek ar derecede pahal olurdu.
Her biri eitli zamanlarda dier aygtlarn ouyla balant kurmak isteyecek bir
grup aygt var. Dnyadaki btn telefonlar ve bir kurulua ait btn terminal ve
bilgisayarlar buna rnektir.
kinci noktadan kaynaklanan problemi grmek iin topoloji konusunu gz nne
almalyz. Topoloji, birok aygtn haberleme hatlaryla birbirlerine ne ekilde balandn
belirler. Birok balant gerektiren birden ok aygtn olduu durumu dnelim. Neden her
aygt ifti arasnda bir dorudan doruya noktalar aras balant salanmasn?
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
12/288
2
ekil 1-1. Tam bal veya a topolojisindeki problem.
Bu problemle ilgili yaklam ekil 1-1de gsterilmektedir. Her bir aygt dier
aygtlarla noktalar aras balantya sahip. Bu bir tam bal (fully connected) veya a (mesh)
topolojisi olarak adlandrlr. Eer N tane aygt mevcut ise, o zaman N(N-1)/2 full-duplex
balantya ihtiya olur ve her bir aygt da (N-1) adet giri/k (G/) portuna ihtiya duyar.
Bylece, kablo kurulumu ve G/ donanm cinsinden sistem tutar aygt saysnn karesiyle
orantl artar.
ekil 1-2. Bir haberleme ebekesi zerinden arabalant.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
13/288
3
Bu yaklamn uygulama imkan olmad aktr. Problemin zm, aygtlar bir
haberleme ebekesine balamaktr. ekil 1-2 bu dnceyi genel biimde gstermektedir.
Aralarnda iletiim kurmak istediimiz bir grup aygtmz var; bunlar genelde istasyonlar
olarak adlandracaz. stasyonlar bilgisayarlar, terminaller, telefonlar veya dier haberleme
aygtlar olabilir. Her istasyon bir a dmne (node) balanr. stasyonlarn baland
dmler grubu haberleme ebekesinin snrdr. Bu ebeke bal istasyon iftleri arasnda
veri transferi yapabilmektedir. Haberleme ebekesi istasyonlar arasnda dei toku edilen
verinin ieriiyle ilgilenmez. Onun amac, sadece bu veriyi kaynaktan hedefe tamaktr.
Bylece bir haberleme ebekesi bu ksmn balarnda bahsedilen problemlere hitap
eden bir paylam kaynadr. ebeke birok istasyon arasnda paylaml iletim imkanlar
salar. Bu, herhangi istasyon iftinden kaynaklanan maliyeti azaltr. Ayn zamanda, her bir
istasyon iin N-1 port yerine tek bir G/ portu gereklidir.
Haberleme ebekeleri, mimarilerine ve veri iletimi iin kullandklar tekniklere gre
snflandrlabilirler. Aadaki ebeke tipleri yaygn olarak kullanlr:
Anahtarlamal haberleme ebekesi
Devre anahtarlamal ebeke
leti (mesaj) anahtarlamal ebeke
Paket anahtarlamal ebeke
Yayn haberleme ebekesi
Paket radyo ebekesi
Uydu ebekesi
Yerel ebeke
Bir anahtarlamal haberleme ebekesi birbirine bal dmlerin toplamndan
oluur. Veriler burada dmler ebekesi iinde ynlendirilerek kaynaktan hedefe iletilir.
ekil 1-3 bu dncenin genel bir gsterimidir. Dmler iletim yollaryla baldr. Bir
istasyondan ebekeye giren veri hedefe dmden dme anahtarlanarak ynlendirilir.
rnein, F istasyonu iin tasarlanan veriler A istasyonundan dm 4e gnderilir. Bunlar
daha sonra 5 ve 6 dmleri veya 7 ve 6 dmleri vastasyla hedefe ynlendirilebilir.
Anahtarlamal ebekelerin devre, ileti veya paket olarak snflandrlmas dmlerin veriyi
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
14/288
4
kaynaktan hedefe olan yol zerinde bir balantdan dierine nasl anahtarladklar ile ilgilidir.
Bu teknikler daha sonra bu blmde tartlacaktr.
ekil 1-3. Genel anahtarlama ebekesi.
Aada birka gzlem sralanmtr:
1. Kimi dmler sadece dier dmlere balanr (mesela, 5 ve 7). Bunlarn tekgrevi verinin i (ebekeye gre) anahtarlamasdr. Dier dmler ayn zamanda
bir veya daha fazla istasyona baldr. Anahtarlama ilevleri yannda bunlar balistasyonlardan veri alrlar ve bal istasyonlara veri teslim ederler.
2. Dm-istasyon balantlar genelde noktalar aras adanm balantlardr.Dm-dm balantlar genelde bir FDM veya TDM teknii kullanan ok
kanall balantlardr. Biraz uzakta olan dmler iin ok kanalllk her istasyon
ifti iin adanm balantlar salamaya kyasla iletim maliyetini azaltr.
3. ebeke dmlerinin topolojisi tam bal veya ksmen bal (partially connected)olabilir. Bu genelde, zellikle byk ebekeler iin, ikincisidir. Bununla birlikte,
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
15/288
5
ebekedeki istasyon iftleri arasnda her zaman birden fazla yol olmas arzulanr.
Bu ebekenin gvenirliini artrr.
Yayn haberleme ebekesinde ara anahtarlama dmleri yoktur. Her bir istasyon,
dier istasyonlar tarafndan da paylalan bir ortam zerinden haberleen, bir verici/alcya
baldr. En basit ekliyle, herhangi bir istasyondan bir yayn yaynlanr ve dier istasyonlar
tarafndan alnr. Buna basit bir rnek, ayn kanala ayarl btn kullanclarn haberletii, CB
radyo sistemidir. ekil 1-4 yayn ebekesi tiplerini gstermektedir. Bunlar daha sonra bu
blmde tartlacaktr.
ekil 1-4. Yayn haberleme ebekeleri.
Yine srasyla birka gzlem:
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
16/288
6
1. Anahtarlamal haberleme ebekesinde olduu gibi burada da her istasyon iinsadece bir G/ portu gerekmektedir
2. letim imkanlar paylaldndan sadece bir istasyon belli bir anda baarylailetebilir.
3. Birbirine bal olma kapasitesi yayn ortamnn doas gerei snrlandrlmtr.eitli zel rnekler incelendiinde bu daha anlalr hale gelecektir.
Anahtarlamal haberleme ebekeleri Blm 1-3ten 1-6ya kadar ve Blm 2 ve 3de
incelenmitir. Yayn haberleme ebekeleri Blm 1-7 ve Blm 4 ve 5te incelenmitir.
1.3 Devre Anahtarlamas
Devre anahtarlamal haberleme iki istasyon arasnda adanm bir haberleme yolu
olduunu belirtir. Bu yol dmler arasnda bir balantlar dizisidir. Her bir fiziksel
balantda bir kanal balant iin adanmtr. Devre anahtalamasna en yaygn rnek t elefon
ebekesidir.
Devre anahtarlamal haberleme aamaldr. Bunlar ekil 1-3 yardmyla
aklanabilir.
1. Devre kurulumu (Circuit establishment): Herhangi bir verinin iletilebilmesi iinncelikle bir ular aras (end-to-end) [istasyonlar aras (station-to-station)] devre
kurulmaldr. rnein, A istasyonu E istasyonuna balant isteini 4 dmne
gnderir. Genel olarak, Adan 4e olan balant adanm bir hattr. yle ki,
balantnn bu ksm daha nceden mevcuttur. Dm 4, dm 6ya giden yolun
dier ayan bulmaldr. Ynlendirilen bilgi ve msaitlik lsnde ve belki demaliyet lsnde, dm 4 dm 5e olan balanty seer, bu balant zerinde
bir kanal tahsis eder (TDM veya FDM kullanarak) ve Eye balant isteini
bildiren bir ileti gnderir. Buraya kadar 4 zerinden Adan 5e bir adanm hat
kuruldu. Kendisine birka istasyon bal olabileceinden, 4 dm birok
istasyondan birok dme dahili yollar kurabilmelidir. Bunun nasl yapld
Blm 2de aklanmtr. lemin geri kalan benzer ekilde iler. Dm 5
dm 6ya bir kanal adar ve dahili olarak bu kanal dm 4ten gelen kanala
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
17/288
7
balar. Dm 6 Eye olan balanty tamamlar. Balanty tamamlamak zere
Enin megul ya da balanty kabul etmeye hazr olup olmadn saptamak iin
bir test yaplr.
2. Veri transferi (Data transfer): Sinyaller imdi ebeke iinde Adan Eye iletilebilir.Veri saysal (mesela, terminalden ana bilgisayara (host)) veya analog (mesela, ses)
olabilir. aretleme ve iletimin her biri saysal ya da analog olabilir. Her iki
durumda da yol: A-4 balants, 4 zerinden dahili anahtarlama, 4-5 kanal, 5
zerinden dahili anahtarlama, 5-6 kanal, 6 zerinden dahili anahtarlama, 6-E
balants. Genelde balant full-duplextir ve veri her iki ynde de iletilebilir.
3. Devre kesimi (Circuit disconnect): Belli sreli bir veri aktarmndan sonra, geneldeiki istasyonun biri tarafndan, balant sonlandrlr. Adanm kaynaklar boaltmakiin sinyaller 4, 5 ve 6ya yaynlanmaldr.
Balant yolunun veri iletimi balamadan nce kurulduuna dikkat ediniz. Bunun iin
kanal kapasitesi yoldaki dm iftleri arasnda paylalmaldr ve istenilen balanty
gerekletirmek iin her bir dm msait dahili anahtarlama kapasitesine sahip olmaldr.
Anahtarlarn bu tahsisleri yapma ve ebeke iinden bir yol kurma bilgisine sahip olmas
gerekir.
Devre anahtarlamas olduka verimsiz olabilir. Veri aktarm olmasa bile balant
sresince kanal kapasitesi tahsis edilmitir. Ses balantlar iin yararllk olduka yksek
olabilir; fakat yine de %100e yaklamaz. Terminal ile bilgisayar aras balant iin balant
sresinin byk ksmnda kapasite boa almada (idle) olabilir. Preformans bakmndan
kurma ars (call establishment) iin veri aktarmndan nce bir gecikme var. Fakat, devre
kurulduktan sonra ebeke dier kullanclara etkili bir ekilde aktr. Veriler, iletim hatlar
zerinden yaylm gecikmesinden baka bir gecikme olmakszn sabit bir hzada iletilirler. Herdmdeki gecikme ihmal edilebilir derecededir.
1.4 leti Anahtarlamas
Baz sensr ve uzaktan lm girilerinin kimi eitlerinde ve ses (telefon) gibi
nispeten devaml ak gerektiren veri deiimi olduu durumlarda, devre anahtarlamas,
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
18/288
8
uygun ve kolay kullanlr bir tekniktir. Fakat, devre anahtarlamasnn olduka ciddi iki
snrlamas vardr:
Veri dei tokuu iin her iki istasyonun da ayn zamanda msait olmas gerekir.
Kaynaklar msait ve iki istasyon arasnda ebeke iinde tahsis edilmi olmaldr.
Genelde saysal veri deiimi iin uygun olan bir alternatif yaklam ise, ileti olarak
adlandrlan mantksal veri birimlerini dei toku etmektir. letilere rnek olarak telgraf,
elektronik posta, bilgisayar dosyalar ile rapor sorgular ve cevaplar gsterilebilir. Eer veri
deiimi istasyonlar arasnda her iki ynde de iletilen iletiler dizisi olarak dnlrse, o
zaman ileti anahtarlamasolarak bilinen ok farkl bir yaklam kullanlabilir.
leti anahtarlamas yaklamnda, iki istasyon arasnda adanm bir yol kurmaya gerek
yoktur. Bunun yerine, bir istasyon bir ileti gndermek istediinde hedef adresi iletiye ekler.
Daha sonra ileti ebeke iinde dmden dme geirilir. Her bir dmde bu ileti alnr,
ksa bir sre iin depolanr ve sonra bir sonraki dme iletilir.
Devre anahtarlamal ebekede her bir dm, bitleri ald hzda ileten, elektronik
veya elektromekanik bir aygttr (bkz. Blm 2). Bir ileti anahtarlama dm genelde gelen
iletileri saklayabilecek yeterli depolama alan olan tipik bir genel amal mini bilgisayardr.leti,her bir dmde iletideki btn bitlerin alnmas iin gereken sre art, sonraki dme
gnderme olana beklerken geen, sraya koyma gecikmesi kadar geciktirilir.
imdi tekrar ekil 1-3 kullanarak bir iletinin Adan Zye gnderileceini dnelim.
A istasyonu Enin adresini iletiye ekler ve onu dm 4e gnderir. Dm 4 iletiyi saklar ve
yolun bir sonraki ayan kararlatrr (diyelim ki 5). Sonra dm 4 iletiyi 4 -5 balants
zerinden iletmek zere sraya koyar. Balant msait olduunda ileti dm 5e iletilir. leti
buradan dm 6ya ve en nihayetinde Eye iletilir. Bu sistem ayn zamanda sakla ve gnder(store-and-forward) ileti sistemi olarak da bilinir. Baz durumlarda, istasyonun bal olduu
dm veya herhangi bir merkezi dm de geici bir kayt oluturarak iletiyi dosyalar.
Devre anahtarlamasna kyasla bu yaklamn birka avantaj [1]de listelenmitir:
Btn alma sresi boyunca tek bir noktalar aras kanal birok ileti tarafndan
paylalabileceinden hat verimi ok yksektir. Ayn trafik hacmi iin daha az
toplam iletim kapasitesi gereklidir. letiler yol zerindeki herhangi bir noktada
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
19/288
9
geici olarak saklanabildiinden trafikteki ar yklemeler azalr ve gerek
zamanl ilenmeleri gerekmemektedir.
Gnderici ve alcnn ayn anda msait olmalar gerekmemektedir. ebeke, alcnn
msait olmasn beklerken, iletiyi saklayabilir.
Devre anahtarlamal ebekede trafik arlatnda kimi arlar bloke edilir; yani,
ebeke, yk azalana kadar ek balant isteklerini geri evirir. leti anahtarlamal
ebekede ise iletiler hala kabul edilir; fakat datm gecikmesi artar.
leti anahtarlamal sistem bir iletiyi birok hedefe gnderebilir. letinin kopyas
alnr ve her biri istenen hedefe gnderilir. Bu imkan devre anahtarlamal ebeke
tarafndan kolayca salanmaz.
leti ncelikleri oluturulabilir. Yani, bir dm iletilmek zere birok sralanm
iletiye sahipse, bunlardan en yksek ncelie sahip olan ilk nce iletir. Bu iletiler
dk ncelikli iletilerden daha az gecikmeye maruz kalacaktr.
ebekede ileti esasl hata kontrol ve dzeltme yordamlar kurulabilir. Orijinal ileti
ebeke iinde baarszla urayabileceinden dzeltme amacyla ileti
oaltlabilir ve bir kopyas dosyalanabilir.
leti anahtarlamal ebekede hz ve kod dnm icra edilebilir. Her istasyon
kendi dmne kendine uygun veri hznda balandndan farkl veri hzlarna
sahip iki istasyon birbirine balanabilir. leti anahtarlamal ebeke ayn zamanda
kolayca format dntrebilir (rnein, ASCIIden EBCDICye). Bu zellikler
devre anahtarlamal sistemde nadiren bulunur.
Etkin olmayan terminallere gnderilen iletiler kesilebilir ve bunlar ya kaydedilir ya
da dier terminallere gnderilirler.
Tablo 1-1de ileti anahtarlamal bir dmn ilevleri zetlenmitir. letilerin odaknoktas olduuna dikkat ediniz. Her bir ileti ayr bir varlk olarak ele alnr ve epey ileme tabi
tutulur.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
20/288
10
Tablo 1-1 leti Anahtarlamal Dm Tarafndan Gerekletirilen levler
1. Sistem terminal ve bilgisayarlardan iletiler kabul eder.2. leti alndnda, iletinin gnderilecei hedef ya da hedefleri belirlemek iin
iletinin baln inceler.
3. Sistem, bal ncelik belirlemek iin inceleyebilir. Bu, programa belirli iletilerinacil olduunu syleyecektir. Bu iletiler mevcut herhangi ileti kuyruklar atlanarak
hemen hedefe gnderilmelidirler.
4. leti zerinde bir takm ilemler yaplmas gerekip gerekmediini belirlemek iinbal inceleyebilir. Bu ilem, rnein, sistemin iletiden istatistiksel bilgi edinmesi
olabilir.
5. Sistem gelen iletideki iletim hatalarn bulur ve hatal iletinin yeniden iletilmesiniister. Bu yeniden iletim otomatik olabilir.
6. Gelen iletideki format hatalarn mmkn olduunca bulur. Bulunabilecek formathatalar aadakileri ierir:
(a)Geersiz adres (Address invalid): letinin gnderilecei adres bilgisayarndizininde mevcut deil.
(b)Fazla adresler (Excessive addresses): zin verilen maksimum saydan fazlaadres var.
(c)Yanl format (Incorrect format): letinin yanl bir yerinde geersiz birkarakter mevcut.
(d)ncelikgstergesi geersiz.(e)Kaynak kod hatas (Originator code error): Kaynan adresi bilgisayarn
listesinde mevcut deil.
(f)
Yanl karakter says.7. Sistem gelen tm iletileri saklar ve bunlar sonradan meydana gelebilecek
bozulmalara kar korur.
8. letileri hafzadan alr ve istenen adrese iletir. Bir ileti birok farkl adresegnderilebilir. Bunu yapmakla, hafzadaki iletiyi yok etmez .
9. Sistem hafzadaki iletileri yeniden ynlendirir ve isteyen terminale onlar gnderir.rnein, sistemin belirli bir seri numarasna sahip iletiyi yeniden gndermesi veya
belirli bir seri numarasn izleyen tm iletileri gndermesi istenebilir.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
21/288
11
10.Kullanmdaki sistemler bu ekilde iletileri saatlerce veya baz sistemlerde gnlercesaklarlar. Bu zaman dilimi iinde hafzadaki herhangibir iletiye hemen eriilebilir.
11.Sistem, ayn zamanda, alnan iletileri geici bir ktkte saklayabilir. Bu, bykolaslkla rasgele eriimli bir dosya deil de manyetik teyp gibi nispeten daha ucuz
bir ortam zerine yaplr.
12.letiler geici olarak ilev d bir terminaldeki hedefe gnderilmilerse, sistem builetileri durdurur ve bunlar otomatik olarak ilevsel olan alternatif terminallere
yollayabilir. Dier taraftan, ilev d terminal tekrar alana kadar bunlar
saklayabilir.
13.letileri baka sebeplerle de durdurabilir. rnein, sistem bir yerde durmayannemli bir kiinin bulunduu yere iletiler gndermek iin programlanm olabilir.Konu edilen kii o anki konumunu bilgisayara bildirir ve bilgisayar iletileri onun
iin bu konuma ynlendirir. Sistem iletileri nceliklerine gre ileyebilir. Acil
ncelik derecesine sahip bir ileti olabilir. O zaman bu ileti dierlerinden nce
gnderilir. Baz sistemler birden fazla ncelik derecesine sahiptirler. ncelik
derecesi 1 ncelik derecesi 2den nce, ncelik derecesi 2 ncelik derecesi 3den
nce iletilir, vb. Sistem, olaydaki operatre herhangi bir ncelik kuyruunun ok
bydn bildirebilir. Basit bir sistemin ncelik dzenlemesi olmayabilir,iletiler ilk giren ilk kar esasna uygun ilenir.
14.Sistem terminal ve hatlarn durumuna bakar. Mmkn olduu kadarterminallerdeki hatal ilemleri bulmak, hatlardaki ar grltyle ilgili ktk
tutmak ve hatlar kesildiinde operatr uyarmak iin programlanmtr. Sistem
belirledii hatalarn kaytlarn saklar.
15.yi planlanm bir sistemde iletilere onlar gnderen operatr tarafndan serinumaralar verilmi olmaldr. Bilgisayar seri numaralarn kontrol eder ve gideniletilere yeni seri numaralar yerletirir. Tm seri numaralar kullanldnda,
sistem herhangi ileti kaybn nlemek iin tasarlanabilir. Bu, zellikle bilgisayar
kmesi veya bir duplex sistemin kapanmas (switchover) durumunda nemlidir.
16.Sistem verilen aralkla, mesela saatte bir, o terminalden ald son iletinin serinumarasn aktararak her terminale bir ileti gnderebilir. Bylece terminalin
operatr anahtarlamal sistemin hala iletimde olduunu bilir.
17.Sistem kullanlan trafiin istatistiksel analizini iletebilir.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
22/288
12
18.Kullanclara gnderdikleri iletiler iin fatura kesmek iin programlanabilir.rnein, her terminalden gnderilen karakter bana kk bir mebla kesebilir ve
uygun bir ekilde terminal yerleimine fatura karabilir.
19.Operatr iin yapt ilemlerin periyodik raporunu retir. Bunlar tm hizmetlerindurumuna dair raporlar, hata istatistikleri, her kuyruktaki ileti saysn veren
raporlar, ileti saylar, vb. raporlardr.
Kaynak: [1].
leti anahtarlamasnn ncelikli dezavantaj onun gerek zamanl veya etkileimli
trafie uygun olmamasdr. ebeke iindeki gecikme nispeten uzundur ve nispeten yksek
deiimi vardr. Bu yzden ses balantlar iin kullanlmaz. Ayn zamanda terminal ana
bilgisayar balantlar iin de uygun deildir.
1.5 Paket Anahtarlamas
Paket anahtarlamas ileti ve devre anahtarlamasnn dezavantajlarn azaltrken
bunlarn avantajlarn birletirme gayretini ifade eder [2]. stasyonlar arasnda nemli bir
trafik hacmi olduu durumlarda bu yaklamla karlalmaktadr.
1.5.1 Anahtarlama Teknii
Paket anahtarlamas ileti anahtarlamasna olduka benzer. Balca fark, ebekeye
sunulacak verinin birim uzunluklarnn bir paket anahtarlamal ebekede snrl olmasdr.
Tipik bir maksimum uzunluk 1000 ila bir ka bin bittir. leti anahtarlamal sistemler daha
byk kapasiteli verilerin iletimine imkan salamaktadr. Bu noktadan yola karak
maksimum uzunluun zerindeki iletiler daha kk birimlere blnmeli ve her biri bir
kerede gnderilmelidir. ki teknii ayrt etmek iin ikinci sistemdeki veri birimleri paket
olarak adlandrlr. leti anahtarlamasndan dier bir fark da genelde paketlerin
dosyalanmamasdr. Hata dzeltme amalar iin paketin bir kopyas geici olarak
saklanabilir; fakat hepsi bu kadar.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
23/288
13
Tekrar ekil 1-3 rnek alarak, tek bir paketin transferini gz nnde bulunduralm.
Paket, veri ile birlikte gidi adresini de bulundurur. A istasyonu paketi 4e iletir, burada
paketin zet bilgisi depolandktan sonra nce 5e sonra 6ya ve en son olarak Eye geer.
Bu adan baklnca, mesaj anahtarlamaya gre herhangi bir avantaj olmadndan
paket anahtarlamann benimsenmesi zor bir yol gibi grnmektedir. Fakat, bir veri biriminin
maksimum uzunluunun olduka kk bir boyutla snrlandrlmas gibi basit bir nlemin
performans zerine byk bir etkisi vardr. Bunu incelemeden nce, paket anahtarlamal
ebekeler zerinde mesajlarn tamamn ilemek iin iki ortak yntem tanmlayalm.
Problem u: Bir istasyon gnderilecek bir mesaja sahip ve bu mesaj maksimum paket
byklnden daha byk. stasyon bu mesaj paketlere bler ve gnderir. Soru: ebeke
paketlerin bu akn nasl iler? ki yaklam vardr: datagram ve sanal devre. (Not: Bu blmebeke dahilindeki datagram ve sanal devreleri tanmlar. Baz harici datagram ve sanal devre
kavramlar Blm 3de aklanmtr.)
Mesaj anahtarlamal ebekelerde her mesajn bamsz olarak ele alnmas gibi,
datagram yaklamnda her paket bamsz olarak ele alnr. Bu yaklamn tanmn gz
nnde bulundurarak, A istasyonunun Eye gndermek zere 3 paketten oluan bir mesaja
sahip olduunu varsayalm. 1-2-3 paketlerini 4. Dme gnderiverir. Her pakette dm 4
ynlendirici bir karar almal. Paket 1 gelir ve dm 4, dm 5 iin olan paket srasnndm 7 iin olandan daha ksa olduuna karar verir, bylece paketi dm 5 iin sraya
sokar. Ayn paket 2 iin de geerli. Fakat paket 3 iin, dm 4 , dm 7 iin olan paket
srasnn en ksa olduunu belirler ve bundan dolay paket 3 bu dme gnderir. Bylece
her biri ayn gidi adresine sahip olan paketler ayn yolu takip etmezler. Dahas, paket 3n
paket 2 den nce dm 6 ya ulamas mmkndr. Bu ekilde paketlerin gnderilme
sralarndan farkl bir srada E istasyonuna varmalar mmkndr. Bu E nin onlar sralarken
nasl hesaplayacana bal. Bu teknikte bamsz olarak ele alnan her paket datagram ileilgilidir.
Sanal devre yaklamnda, bir paket gnderilmeden nce mantksal bir balant
kurulmaktadr. rnein, Ann Eye gnderilecek bir veya daha fazla mesaja sahip olduunu
varsayalm. A ilk nce 4e bir ar stek (Call Request) paketi gnderir ve sonra Eye
balanmaya alr. Dm 4 bu istei ve bunu izleyen veriyi dm 5ye , buradan da
dm 6ya ynlendirir ve son olarak da dm 6 bu ar steini Eye teslim eder. Eer E
balanty onaylamak iin hazr ise, 6ya bir ar Kabul (Call Accept) paketi gnderir. Bu
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
24/288
14
paket dm 5 ve 4 zerinden Aya geri gelmektedir. imdi A ve E istasyonlar kurulan
mantksal balant veya sanal devre zerinde veri al verii yapabilirler. Her paket, veri gibi
bir sanal devre tanmlaycs ierir. Kurulan balantda her dm bu tip paketleri nereye
gndereceini bilir ; ayrca ynlendirme kararlar gerektirmez. Bylece Adan Eye gidecek
her veri paketi 4, 5 ve 6 dmlerinden geer; ayn ekilde Eden Aya gidecek her veri paketi
6, 5 ve 4 dmlerinden geer. Son olarak, istasyonlardan biri balanty bir Silme stei
(Clear Request) paketi ile sonlandrr. Herhangi bir zamanda, her istasyon dier bir istasyona
bir sanal devreden daha fazlasna sahip olabilir ve her istasyondan birden fazla istasyona sanal
devreler olabilir.
Bylece sanal devre tekniinin en nemli zellii veri transferinden nce istasyonlar
arasnda kurulan balantdr. Bu, devre anahtarlamada gibi tahsis edilmi bir yol bulunduuanlamna gelmemelidir. Paket her dm zerinde depolanr ve hat zerinde k iin
sralanr. Datagram yaklamnn fark, dmn her paket iin ynlendirme karar almak
zorunda olmamasdr. Her balant iin yalnzca bir kez karar verilir.
Eer iki istasyon geni bir zaman periyodu iinde veri al verii yapmak isterlerse
sanal devrelerin kesin avantajlar vardr. Her iki istasyon da ilenen gereksiz iletiim
fonksiyonlarndan kurtulmak zorunda. Bir sanal devre imkan sralama, hata kontrol ve ak
kontroln ieren birok hizmet salayabilir. Salayabilir kelimesi zerinde duruyoruznk tm sanal devre imkanlar btn bu hizmetleri tamamen gvenli bir ekilde
salayamaz. Bu art gz nnde bulundurarak terimleri tanmlayalm. Sralama (Sequencing)
tm paketlerin ayn yolu izlediklerinden ayn srada ulaacaklar gereini tanmlar. Hata
kontrol (Error Control) paketlerin yalnzca uygun bir srada deil ayn zamanda tm
paketlerin doru olarak ulatn temin eder. rnein, dizideki bir paket dm 6ya
ulamas srasnda baarsz olursa veya hatal ularsa, dm 6 bu paketin dm 4ten
tekrar gnderilmesini isteyebilir. Son olarak, ak kontrol bir vericinin alcy veri ilebomamasn salayan bir tekniktir. rnein, E istasyonu A istasyonundan veri depolarken
tampon bellein tamak zere olduunu sezerse sanal devre kullanarak Ann iletimi bir
sonraki iarete kadar durdurmasn isteyebilir.
Datagram yaklamnn bir avantaj da ar dzenleme safhasndan kanmaktr.
Bundan dolay eer bir istasyon yalnzca bir veya birka paket gndermek isterse datagram
teslimat daha hzldr. Datagram servisinin dier bir avantaj da daha basit olduundan daha
esnektir. rnein, ebekenin bir blmnde tkanklk oluursa, gelen datagramlar bu
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
25/288
15
tkanklktan baka bir yere ynlendirilir. Sanal devrelerde, paketler nceden tanmlanan bir
yol izlerler ve bylece ebekenin tkankla ayak uydurmas daha da zorlar. nc bir
avantaj ise datagram gnderimi doal olarak daha gvenlidir. Sanal devrelerin kullanmnda,
eer bir dm arzalanrsa bu dm zerinden geen tm sanal devreler kaybolur.
Datagram gnderiminde, bir dm kaybolursa paketler alternatif bir yn bulabilirler.
1.5.2 Paket Bykl
nemli tasarm konularndan biri de ebekede kullanlacak paket bykldr. ekil
15te gsterildii gibi paket bykl ile iletim zaman arasnda nemli bir bant vardr.
Bu rnekte, X istasyonundan a ve b dmlerinden geerek Y istasyonuna kadar bir sanaldevre olduu varsaylmtr. Gnderilecek mesaj 30 oktet iermektedir ve her paket paketin
bana yerletirilen ve balk(header) olarak adlandrlan 3 oktetlik kontrol bilgisine sahiptir.
Eer mesajn tamam 33 oktetlik tek bir paket olarak gnderilirse (balk iin 3 oktet art 30
oktet veri), o zaman paket ncelikle X istasyonundan dm aya gnderilir (ekil 1-5a).
Paketin tamam alndnda adan bye iletilebilir. Paketin tamam dm bde alndnda Y
istasyonuna gnderilir. Dmlerde toplam iletim zaman 99 octet-zamandr (33 octet x 3
paket iletimi)(octet=sekizli (byte)).
imdi mesaj 15 oktetlik mesaj ve tabi ki her biri iin 3 oktetlik balk veya kontrol bilgisi
ieren iki pakete bldmz dnelim. Bu durumda, dm a birinci paketi ikinci paketi
beklemeden, X istasyonundan gelir gelmez iletmeye balayabilir. letimdeki bu st ste
getirimden, toplam iletim zaman 72 oktet-zaman der. Mesaj 5 pakete blerek, her ara
dm daha sonra bile olsa iletimi balatabilir toplam 63 oktet -zaman a derek zaman
tasarrufu artar. Bununla beraber daha fazla ve daha kk paket kullanma ilemi sonu olarak
ekil 1-5d de gsterildii gibi azaltlmtan ok artan gecikmelerle sonulanr. Bunun sebebiher paket sabit sayda balk ierir ve daha fazla paket daha fazla balk anlamna gelir. Ayrca
bu rnek her dmdeki ileme ve sralama gecikmelerini gstermemektedir. Bu gecikmeler
de tek bir mesaj iin daha fazla paket ilendiinde artar. Buna gre, paket anahtarlamal
ebeke tasarmclar uygun paket bykln hesaplarken bu faktrleri de gz nnde
bulundurmak zorundadr.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
26/288
16
ekil 1-5. Paket byklnn iletim hatt zerindeki etkisi.
1.6 Anahtarlamal Haberleme Tekniklerinin Karlatrlmas
Devre anahtarlamas, mesaj anahtarlamas, ve paket anahtarlamas olmak zere 3
haberleme teknii tanmlamtk. Bu blmde, ncelikle nemli olan performans ve sonra
karakteristiklere bakarak, bu 3 tekniin karlatrlmas sunulmutur.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
27/288
17
1.6.1 Performans
eitli tekniklerin basit bir karlatrmas ekil 1-6da verilmitir. ekil, 4 dm
arasnda mesajn iletimini gstermektedir, dm 1e bal bir kaynak istasyonundan dm
4e bal bir hedef istasyona. Bu ekilde, tip gecikme ile ilgileniriz :
Yaylma Gecikmesi : bir sinyalin bir dmden dier bir dme yaylmas srasnda
geen zamandr. Bu zaman genellikle ihmal edilebilir kklktedir. rnein
ynlendirilmi bir ortamda elektromanyetik sinyallerin hz genellikle 2x108m/s dir.
letim zaman : vericinin bir blok veriyi gnderme zamandr. rnein, 10-kbps lik
bir hatta 10,000-bit lik bir veri blounu iletmek 1 saniye srmektedir.
Dm gecikmesi : bir dmn veriyi anahtarlamas srasnda gerekli ilemleri
yaparken geen zamandr.
ekil 1-6. eitli haberleme anahtarlama teknikleri iin zaman diyagram.
Devre anahtarlamada (ekil 1-6a) mesaj gnderilmeden nce ilemin yaplaca sre
hakknda kesin bir deer vardr. lk nce hedef ile balant kurmak iin ebeke zerinden bir
ar istei sinyali gnderilmektedir. Eer hedef istasyon megul deil ise bir ar kabul
sinyali geri gelmektedir. ar istei srasnda her dmn bir ilem gecikmesine maruz
kaldna dikkat edin, balant yolunu kuran her dmde bu sre harcanmaktadr. Geri
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
28/288
18
dnte bu ileme gerek kalmaz nk balant zaten kurulmutur. Balant kurulduktan
sonra, mesaj anahtar dmlerdeki nemsiz gecikmelerle tek bir blok halinde gnderilir.
Mesaj anahtarlama (ekil 1-6b) bir ar dzeneine ihtiya duymaz. Bununla birlikte,
her dm iletime balamadan nce mesajn tamamn almaldr. Bylece mesaj
anahtarlamada toplam gecikme devre anahtarlamadakinden, neredeyse her zaman, nemli
lde daha byktr.
Datagram (ekil 1-6d) paket anahtarlama da bir ar dzenei gerektirmez. ekil 1 -
6b ile d karlatrlnca performanstaki nemli gelime grlebilir.Deien nedir? Aradaki
fark yol boyunca her dm paket ulatktan hemen sonra iletime balayabilir. Mesajn
tamamn beklemesine gerek kalmaz. Bylece datagram paket anahtarlama neredeyse her
zaman mesaj anahtarlamadan nemli lde daha hzldr.
Sanal devre paket anahtarlama (ekil 1-6c) devre anahtarlamaya olduka benzer
grnmektedir. Her dmde bir gecikmeye urayan bir ar-istei paketi kullanlarak bir
sanal devre talep edilmektedir. Sanal devre bir ar-kabul paketi ile kabul edilmektedir.
Devre anahtarlamadaki duruma zt olarak, sanal devrenin kurulu olmasna karlk ar
kabul de dmlerde gecikmelere uramaktadr. Bunun sebebi bu paketin her dmde
sralanmas ve iletilmeden nce kendi srasn beklemek zorunda olmasdr.
Sanal devre bir kez kurulduktan sonra mesaj paketler halinde iletilir. Karlatrlanebekelerde ilemin bu safhasnn devre anahtarlamadan daha hzl olamayaca aktr.
Bunun sebebi devre anahtarlamann esas olarak ebeke zerinde sabit bir veri hzn salayan
effaf bir ilem olmasdr. Paket anahtarlama yol zerindeki her dmde belirli bir dm
gecikmesine ihtiya duymaktadr. Bununla birlikte bu gecikme deikendir ve arttrlm yke
bal olarak artar. ekil 1-6da tekniklere ilikin performanslardan hangisinin olabileceine
dair bir neri verilmesi hedeflenmitir; bununla birlikte gerek performans :
stasyon says
Dm ve sra says
Sistemdeki toplam yk
ki istasyon arasnda genel deiim bykl (sre ve veri cinsinden)
Dmlerin ilem hzlar
Paket bykl
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
29/288
19
gibi bir ok faktre baldr.
Bu metotlarn temel olarak karlatrlmas sonucunda ortaya kan problemlere
bakarak analitik karlatrmaya bavurmayacaz. Bu konu ile ilgilenen okuyucular [3], [4],
[5] VE [6] blmlerini okuyabilirler. Bu konu ile ilgili olarak gzlemlerimizden birka sonu
karabiliriz :
Etkileimli trafik iin mesaj anahtarlama uygun deildir.
Kk ya da aralkl ykler iin devre anahtarlama en verimlidir nk ulusal
telefon sistemi kullanlabilir.
ki istasyon arasnda ok byk ve arttrlm ykler iin kiralanm zel bir devre
anahtarlamal hat maliyet asndan en etkilidir.
Orta byklkte veya byk miktarda veri al verii yapacak olan aygtlarda paket
anahtarlama tercih edilmelidir; bu teknikte hat kullanm en verimli yntemdir.
Ksa mesajlar ve esneklik iin datagram paket anahtarlama uygundur.
Sanal devre paket anahtarlama uzun veri al verii ve istasyonlar ilem yknden
rahatlatmak iin iyidir.
Son bir nokta olarak, ulusal bir balant servisinin salanmasndan ve ayni zamanda
paket anahtarlamal ebekelerin maliyetini drlmesinden sz edelim. Bu tip ebekelere
rnek olarak ABDdeki TELENET ve TYMNET verilebilir. ebeke, a servis salaycsna
ait dmlerden oluur ve bu dmler AT&T gibi kiralanm bir kanal tarafndan birbirine
balanrlar. Aboneler ebekeye balanmak ve paketleri iletmek iin cret derler. Oysa ki
bireysel aboneler bir paket anahtarlamal ebekeyi yeterince ekonomik hale getirecek uygun
yk miktarna sahip olmayabilirler ve tm abonelere ait olan toplam talep ebekeye ekil
verir. Bu tr ebekeler Katma-Deer ebekeleri (Value-Added Networks - VANs) olarakbilinirler nk uzun mesafeli iletim servislerini (rnein AT&T) kullanrlar deer katarlar
(paket anahtarlama mant). Dier birok lkede ulusal veri ebekesi olarak adlandrlan tek
bir ulusal-tekel KD (VAN) vardr.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
30/288
20
Tablo 1-2 Haberleme Paket Tekniklerinin Karlatrlmas
Devre
AnahtarlamasPaket Anahtarlamas Datagram Paket
AnahtarlamasSanal Devre
Paket
AnahtarlamasBelirlenmi iletimyolu
Belirlenmemi iletimyolu
Belirlenmemi iletimyolu
Belirlenmemiiletim yolu
Srekli veri iletimi Mesaj iletimi Paket iletimi Paket iletimiEtkileim iinyeterince hzl
Etkileim iin okyava
Etkileim iin yeterincehzl
Etkileim iinyeterince hzl
Mesajlar
depolanmazMesajlar sonraki kullanmiin biriktirilir
Paketler teslim edilene
kadar depolanabilirPaketler teslim
edilene kadar
depolanrYol tm balanttm balant
boyunca kurulur
Yol her mesaj iin kurulur Yol her paket iinkurulur
Yol tm balanttm balant
boyunca kurulurar kurulumgecikmesi. hmaledilebilir iletim
gecikmesi
Mesaj iletim gecikmesi Paket iletim gecikmesi ar kurulumgecikmesi. Paket
iletim gecikmesi
arlan ksmmegul ise megulsinyali verir
Megul sinyali vermez Paket ulamaz ise vericiuyarlr
Balantkurulmazsa
Verici
uyarlmayabilirFazla yk arkurulumunun
ylmasna sebepolabilir; kurulan
arlarda gecikmeolmaz
Fazla yk mesajgecikmesini arttrr
Fazla yk paketgecikmesini arttrr
Fazla yk arkurulumunun
ylmasnasebep olabilir;
paket gecikmesi
artar
Elektromekanik
veya bilgisayarlanahtarlama
dmleri
Dosyalama ynteminikullanan mesaj
anahtarlama merkezi
Kk anahtarlamadmleri
Kkanahtarlama
dmleri
Kayp mesajlarnkorunmasndankullancsorumludur
Mesajlar ebekeninsorumluluundadr
ebeke bireyselpaketlerden sorumlu
olabilir
ebeke paketsralarndansorumlu olabilir
Genellikle dkhz veya koddnm
Yksek hz ve koddnm
Yksek hz ve koddnm
Yksek hz vekod dnm
Sabit band
genilii iletimiDinamik band geniliikullanm
Dinamik band geniliikullanm
Dinamik band
geniliikullanm
arkurulumundan
sonra yenilemebitleri olmaz
Her mesajda yenileme
bitleri
Her mesajda yenileme
bitleri
Her mesajda
yenileme bitleri
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
31/288
21
1.6.2 Dier Karakteristikler
Performansn yannda, tartlan drt tekniin karlatrlmasnda gz nnde
bulundurulacak daha birok sayda karakteristik vardr. Tablo 1-2 bunlarn en nemlilerini
zetlemektedir. ou karakteristikten daha nce bahsedilmiti.
Daha nce de sylendii gibi devre anahtarlama esas olarak effaf bir servistir.
Balant bir kez kurulduktan sonra, bal istasyonlara sabit bir veri hz salanr. Bu paket ve
mesaj anahtarlamadaki durum deildir; bu servisler verinin farkl bir ekilde gelmesi iin
deiken gecikmeler tanmlamaktadrlar. Geekten de, mesaj anahtarlamada ve datagram
paket anahtarlamada, veriler gnderildiklerinden farkl bir srada ulaabilirler.
effaf serviste baka bir sonu da devre anahtarlamann dzenlenmek zorundaolunmamasdr. Balant bir kez kurulduktan sonra analog veya saysal veri kaynaktan hedefe
gidermi gibi iletilir. Mesaj veya paket anahtarlamada veri saysa l bloklarda organize edilir.
Bylece analog veri iletilmeden nce saysal veriye dntrlmelidir. Buna ek olarak her
mesaj veya paket varlacak adres gibi ek bitleri de ierir.
1.7 Yayn ebekeleri
1.7.1 Yayn ebekeleri Tipleri
Anahtarlamal bir haberleme ebekesine en byk alternatif yayn ebekesidir. Yayn
ebekeleri aadaki karakteristikleri paylarlar :
Yapsnn temelinde anahtarlama aygtlar yoktur (geniletilmi ebekelerin
anahtarlarla bal temel ebekelerden olumasna ramen)
Bir istasyon tarafndan iletilen veri birok istasyon, ou zaman ebekedeki tm
istasyonlar, tarafndan alnr.
stasyonlar ortak bir iletim alann paylarlar ve bundan dolay baz eriim kontrol
teknikleri kullanlmaldr.
Bu kitapta tip yaynebekesi ile ilgileneceiz :
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
32/288
22
Paket radyo ebekeleri (Blm 4)
Uydu ebekeleri (Blm 4)
Yerel ebekeler (Blm 5)
Paket radyo ve uydu ebekeleri birbirine benzer yayn ebeke tipleridir. Her iki seenekte
de ebekeler anten zerinde iletiim kurarlar ve tm istasyonlar ayn kanal veya radyo
frekansn paylarlar. Bir paket radyo ebekesinde (ekil 1-4a) tm istasyonlar iletim
alannn ierisindedir ve direkt olarak yayn yaparlar (bir istasyondan dier tm istasyonlara).
Bir uydu ebekesinde (ekil 1-4b), veri direkt olarak vericiden alcya doru deil de uydu
zerinden yer deitirerek transfer edilir : Her istasyon uyduya gnderir; uydu iletimi
tekrarlayarak dier istasyonlar tarafndan alnr.
ekil 1-7. Yayn ebekeleri iin veri hzlar ve uzaklklar.
Yerel bir ebeke, tek bir bina ya da birka binadan oluan bir kme gibi kk bir alana
snrlandrlm haberleme ebekesidir. Bir yerel ebeke hattnda (ekil 1-4c) , tm
istasyonlar oklu balant dzeni ile ortak bir tel veya kabloya baldrlar. Bir istasyondan
kan ileti kanal boyunca iki ynde yaylr ve dier tm istasyonlar tarafndan alglanabilir.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
33/288
23
Dairesel yerel ebeke (ekil 1-4d) ise kapal bir dngden oluur ve bu dngde her istasyon
basit bir tekrarlanan elemana balanr. Herhangi bir istasyondan kan ileti, daire evresinde
dolaarak tm istasyonlardan geer ve her istasyon tarafndan alnabilir.
Bu tip ebeke arasndaki fark ortaya karan en nemli iki parametre veri hz ve
istasyonlar arasndaki uzaklktr. Bu iki parametrenin Blm 5te anlatlan ve performansta
nemli bir etken olduu saptanan nc bir parametreyi (a) tanmladn hatrlayn. a
parametresinin yayn ebekeleri iin anlam Blm 4te incelenmitir. ekil 1-7, eitli yayn
ebekelerinde uygulanabilen veri hzlar ve mesafe llerini gstermektedir. Yerel ebekeler
iin Blm 5te da anlatld gibi iki alt kategori kullanlmaktadr.
1.7.2 Ortam Eriim Kontrol Teknikleri
Tm yayn ebekelerinde anahtar konu eriim kontroldr. Ortak kullanlan bir
kanalda ayn anda yalnzca bir aygt veri gnderebileceinden eriim kontrol tekniine ihtiya
duyulur. Herhangi bir kanal eriim kontrol tekniinde anahtar parametreler nerede ve
nasldr. Nerede kontroln merkezi veya datk bir ekilde yaplmas ile ilgilidir.
Merkezi bir tasarmda, denetleyici ebekeye eriim iin yetki vermek ile grevlendirilmitir.
letimde bulunmak isteyen bir istasyon denetleyiciden izin alana kadar beklemek zorunda.Merkezi olamayan bir ebekede, istasyonlar hangi istasyonun iletimde bulunacan dinamik
olarak belirlemek iin hepsi birlikte bir ortam eriim kontrol fonksiyonu uygular.
Merkezi bir tasarmn aadaki gibi kesin avantajlar vardr :
Eriimde ncelikler, ylmalar ve belirli band genilii gibi parametreler zerinde
daha fazla kontrol uygular.
Her istasyonda mmkn olduu kadar basit bir manta msaade eder.Koordinasyon problemlerini nler.
En nemli dezavantajlar unlardr :
Tek bir noktada hata ile sonulanr.
Darboaz gibi davranarak verimlilii azaltabilir.
Yaylma gecikmesi byk ise yenileme kabul edilmeyebilir.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
34/288
24
Datk kontrol iin avantaj ve dezavantajlar yukarda bahsedilen noktalarn tersidir.
kinci parametre, Nasl maliyet, performans ve karmaklk gibi etkenlerin yerine
topoloji (topology) ile snrlandrlmtr. Genellikle, eriim kontrol tekniklerini senkron veya
asenkron olarak snflandrabiliriz. Senkron tekniklerde bir balantya belirli bir kapasite
tahsis edilmitir. Bunu devre anahtarlamada, FDM ve senkron TDMde gryoruz. Bu tip
teknikler yayn ebekelerine uygun deildir nk istasyon ihtiyac ou zaman tahmin
edilemez. Kapasitenin asenkron (dinamik) bir ekilde, yani acil isteklere gre daha az veya
daha fazla, belirlenmesi tercih edilir. Asenkron yaklam blmde snflandrlabilir :
Round-robin
Ayrtma
ekime
Roundrobin teknikleri kavramsal olarak basittir ve herkese sra ver felsefesine
dayanr. Her istasyona iletim frsat verilmitir. Bu olanak sresince istasyon, iletimi
reddedebilir ya da maksimum veri miktar veya zaman olarak adlandrlan kesin st snrda
bir mesaj iletebilir. Hangisini seerse sesin, istasyon srasn vermeli ve iletim hakkmantksal sradaki bir sonraki istasyona geer. Sra kontrol merkezi veya datk olabilir.
ok balantl bir hat zerindeki sorgulama (polling) merkeziletirilmi teknie bir rnektir.
Yerel ebekelerde kullanlan birok teknik Blm 5te aklanmtr.
Birok istasyon geniletilmi bir zaman peryodu iinde veri iletmek istedii zaman round-
robin teknikleri ek verimli olabilir. Belirli bir sre ierisinde yalnzca birka istasyonda
iletilecek veri var ise veri trafiinin akc (stream) veya youn (bursty) olmasna gre
dier teknikler tercih edilebilir. Akc trafik uzun ve dzgn srekli iletim tarafndan biimlenir. Ses haberlemesi, telemetre ve byk dosya transferi buna rnek saylabilir.
Youn trafikksa ve seyrek iletimler tarafndan biimlenir. Etkileimli terminal-ana bilgisayar
trafii bu tanma uyar.
Akc trafik iin ayrtma teknikleri ok uygundur. Genellikle bu tekniklerde, iletim
ortamnda sre senkron TDMdeki kadar birok zaman dilimine blnr. letimde bulunmak
isteyen istasyon geni veya belirsiz peryodlar iin bir sonraki zaman dilimini ayrtr. Ayrtma
ilemleri de merkezi veya datk olabilir.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
35/288
25
Youn trafik iin ekime teknikleri uygundur. Bu tekniklerde srann kimde olduunu
belirlemek iin denetim uygulanmaz; tm istasyonlar, daha sonra da greceimiz gibi, bazen
kaba ve ykc olacak ekilde zaman iin ekiirler. Bu teknikler doal olarak datk biimde
olmak zorundalar. Bunlarn temel avantaj uygulamak veya yk ve verimlilii ayarlamak iin
kolay olmasdr. Bununla birlikte bu tekniklerden bazlar iin performans ar yk altnda
kme eilimine girer.
Yukarda aklanan konu Blm 4 ve 5te tartlan zel teknikler kadar iyi
anlalmaldr. Tablo 1-3te, daha sonraki blmlere referans oluturmak zere,
snflandrlarak tartlacak olan tekniklerin ana hatlar verilmitir. Tablo 1 -4te hangi
tekniklerin hangi tip yayn ebekelerinde kullanld gsterilmitir.
Tablo 1-3 Asenkron Eriim Kontrol Teknikleri
Merkezi DatkRound-Robin Polling Token bus
Token ring
Ayrtma Merkezi ayrtma Datk Ayrtmaekime -- ALOHA
CSMA
CSMA/CD
Tablo 1-4 Eriim Kontrol Tekniklerinin Uygulanabilirlii
Paket radyo Yerel ebekelerALOHA CSMA/CD
CSMA Token bus
Uydu Token ring
ALOHA Polling
Merkezi ayrtma
Datk ayrtma
1.8 Problemler
1-1 Hangi ekilde ileti anahtarlamas iinkanal etkinlii devre anahtarlamasna gre dahabyktr?
1-2 Aada yer alan mantktaki kusurlar aklaynz? Paket anahtarlama her paketeeklenmek zere kontrol ve adres bitlerine gerek duyar. Bu da paket anahtarlama iin
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
36/288
26
ek bir yke sebep olmaktadr. Devre anahtarlamada dorudan bir devre kurulmaktadr.
Ek bitlere ihtiya duyulmaz.
a. Bundan dolay devre anahtarlamada ek yk olmaz.b. Devre anahtarlamada ek yk olmadndan dolay devre anahtarlama kullanmnn
paket anahtarlamaya gre daha etkin olmas gerekir.
1-3 Tablo 1-2deki anahtarlama tekniklerinin karlatrlmasn okuyun. u uygulamaygz nnde bulundurun: Pahal bir yazc (bir laser yazc gibi) 200 metrelik bir alanda
be kiisel bilgisayar tarafndan paylalmak istenmektedir. Tabloda verilen her
anahtarlama tekniine gre tm kriterlerin bu uygulama iin nemini belirtiniz. Yine
bu uygulama iin en uygun anahtarlama tekniini seiniz.
1-4 Posta servisini bir anahtarlama ebekesi olarak dnn. Bu posta servisinin ileyiiniTablo 1-2deki fonksiyonlarile karlatrnz.
1-5 Bir anahtarlama ebekesi iin aadaki parametreleri belirtiniz:N: iki istasyon arasndaki sekme says
L: mesaj uzunluu, bit
B: veri hz, bps, tm balantlarda
H: paket bana den ek bitler
S: ar kurulum zaman (devre anahtarlamal veya sanal devre), saniye
D: sekme bana yaylma gecikmesi, saniye cinsinden
a. N= 4,L = 3200,B = 9600, P = 1024,H= 16, S = 0.2,D= 0.001 deerlerine gredevre anahtralamas, ileti anahtarlamas, sanal devre paket anahtarlamas ve
datagram paket anahtarlamas iin utan-uca olan gecikmeyi hesaplaynz.
Dmlerde gecikme olmadn varsayn.
b. Belirtilen drt teknik iin genel ifadeleri karn. Toplam alt ifadeden iki tanesiniseerek hangi koullarda eit olduklarn belirtin.
1-6 Bir datagram ebekesinde N, B ve Hn bir fonksiyonu olarak Pnin hangi deerleriiin utan-uca gecikme deeri minimumdur?
1-7 ki istasyon 1-Mbps uydu hatt zerinden haberlemektedir. Uydu, ihmal edilebilir birgecikme ile, sadece bir istasyondan gelen verileri dier bir istasyona iletmektedir.
Senkron bir yrnge iin yaylma gecikmesi 270msdir. 1024 bit uzunluunda HDLC
iletim birimleri kullanlarak maksimum veri iletimi nedir (ek bitleri saymazsak)?
1-8
Aadaki topolojilerle bal bir paket anahtarlamal ebekeyi ele alalm.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
37/288
27
a. Yldz: kendisine bal istasyonu olmayan merkezi bir dm; dier tm dmlermerkezi dme balanr.
b. Dng: kapal dng oluturulmas iin her dm farkl iki dme balanr. c. Tam balanabilirlik.Her biri iin istasyonlarn arasndaki sekme saysn bulun.
1-9 Bir paket anahtarlamal ebeke iin ikili aa topolojisini ele alalm. Kk dm farkliki dme bal. Tm ara dmler kk ynnde bir dme, kk ynnn tersine
doru iki dme balanrlar. En alttaki dmler kk ynnde yalnzca bir
balantya sahiptirler. Eer 2N-1 sayda dm varsa, byk deerli N iin paket
bana ortalama sekme saysn veren ifadeyi belirtin.
1-10 Yayn ebekeleri iin ekime yaklamnn bir dezavantaj birden fazla istasyonunayn zamanda kanala erimeye almasndan dolay harcanan kapasitedir. Zamann
ayr dilimlere blndn dnn. Her dilimde N sayda istasyon p olasl ile
iletimde bulunmaya almaktadr. oklu iletim giriimlerinden dolay bu zaman
dilimlerinin hangi ksm boa harcanmaktadr?
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
38/288
28
2. DEVRE ANAHTARLAMASI
Devre-anahtarlamal ebeke teknoloji ve mimarisi hangi ekilde ele alnrsa alnsn tek
bir anahtarn i yaps zerinde odaklanmas kanlmazdr. Bu durum, ebekeyi oluturan
anahtar takmlarnn birlikte almas ile aklanan paket-anahtarlamal ebekelerle
elimektedir.
Kendisine bal deiik sayda aygtlarla bir anahtar, tek-dml bir ebeke gibi ilev
grebilir. Buna dayanarak bu blm byle bir ebekenin davrannn zetlenmesi ile
balamaktadr. Sonra bu tip bir ebekenin temelini tekil ettii saysal anahtarlama (digital
switching) kavramlarn aklamaya alacaz. Bir sonraki admda ise devre-anahtarlamal
yerel ebekeleri (bunlarn ok nadiren "doru" yerel ebekeler olarak dnlmesine ramen)
kurmak iin en ok kullanlan aygtlardan olan saysal veri anahtarlar inceleyeceiz. Btn
bu konulardan sonra, hem saysal veri aygtlarn hem de telefonlar destekleyen zel saysal
alan deiimini ele almaya hazrz. Son olarak, ulusal iletiim ebekeleri rnekalnarak oklu
devre-anahtarlama ebekesi ile ilgili kavramlar tartlmtr.
2.1 Tek-Dml ebekeler
Tek bir devre-anahtarlamal dm etrafnda oluturulan bir ebeke, merkezi
anahtarlama birimine bal aygt ya da istasyonlardan oluur. Haberlemek isteyen herhangi
iki aygt iin merkezi anahtar bir yol tayin ederken devre anahtarlamay kullanr.
ekil 2-1 bu tip tek-dml bir ebekenin temel elemanlarn gstermektedir. Modern
bir sistemin kalbi saysal anahtardr (digital switch). Saysal anahtarlama teknolojisinin
avantaj byk lde azaltlm maliyet, gelitirilmi performans ve devre-anahtarlamal
ebekelerdeki ilevselliktir. Byle bir sistemin ilemesinde en nemli olan ey tm sinyallerin
saysal olarak temsil edilmesi ve senkron zaman- blml oullamann (time-division
multiplexing - TDM) kullanlmasdr.
ebeke arabirim elemanlar, saysal telefonlar ya da veri ileme aygtlar gibi saysal
aygtlarn ebekeye balanrken ihtiya duyulan fonksiyon ve donanm temsil eder. Eer
ebeke arabirimi saysal sinyalleri dntrme mantna sahip ise analog telefonlar da
balanabilir. Hatlar harici sistemlere de balanabilir. Bunlar analog ses hatlar veya saysal
TDM hatlar ierebilirler.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
39/288
29
ekil 2-1. Tek-dm devre anahtar elemanlar.
Kontrol nitesi genel grevi gerekletirir. Birincisi, balantlar kurar. Bu
genellikle talep zerine, yani balanan aygttan gelen istek zerine gerekleir. Balanty
kurmak iin kontrol nitesi bu istei alp onaylar, ulalmas istenen yerin bo olup
olmadna karar verir ve anahtar zerinden bir yol ina eder. kincisi kontrol nitesi
balanty muhafaza etmeli. Saysal anahtar zaman- blm kullandndan, anahtarlamaelemanlarnn srekli altrlmasn gerektirebilir. Bununla birlikte, iletim srasnda bitler
ak olarak gnderilir. Bu durum, iletim protokolne duyarl (yani her paketteki adres ve
kontrol bilgilerinin ilenmesi gereken) ve ieriine bal olarak ele alnan paket-anahtarlamal
ebekelerle elimektedir. ncs, herhangi bir kullanc ya da aboneden gelen istee
cevaben veya kendi sebeplerinden dolay balanty koparabilmelidir.
Bir anahtar bir-yanl veya iki-yanl olabilir. Bir-yanl bir sistemde balant noktalar
ayn ekilde gsterilir. Balant herhangi iki aygt arasnda kurulabilir. ki-yanl bir sistemde balant noktalar iki snfta gruplandrlmtr ve balant yalnzca iki farkl snftan olan
aygtlar arasnda kurulabilir. ki-yanl anahtara rnek bir uygulama olarak terminallerle
bilgisayar portlar arasndaki balant gsterilebilir; birok durumda yalnzca terminalden
porta olan balantlara izin verilir.
Bir devre anahtarlamal aygt iin nemli bir zellik de tkanmal veya tkanmasz
olmasdr. ki istasyon arasndaki tm muhtemel yollarn kullanmda olduundan dolay
balant kurulamadnda tkanklk oluur. Tkanmal ebekeler byle bir tkankln
SaysalAygtlar
Analog
Aygtlar
Yollar
SaysalAnahtar
ebeke Arabirimi
KontrolBirimi
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
40/288
30
olabilecei ebekelerdir. Buna gre tkanmasz bir ebeke tm istasyonlarn iftler halinde bir
kerede balanmasna izin verir ve aranan kullanc veya abone bo olduu srece tm balant
isteklerini kabul eder. Bir ebeke yalnzca ses iletimini destekliyorsa, ou telefon
konumasnn ksa sreli olmas beklendiinden ve bylece telefonlarn yalnzca bir ksmnn
megul olacandan genellikle tkanmal bir dzen tercih edilir. Bununla birlikte veri ileme
aygtlar kullanldnda bu varsaymlar geerli olmayabilir. rnein bir veri giri
uygulamasnda bir terminal saatlerce bir bilgisayara bal kalabilir. [10] gsteriyor ki veri
iletim sreleri 8 saniye ile 15 saat arasnda deiirken, bir PBX (Private Branch Exchange-
dahili hatlarn tek bir hat zerinde harici balantlar kurmas) zerindeki sradan ses
balantlar 120 saniyeden 180 saniyeye kadar srmektedir. Bundan dolay, veri uygulamalar
iin tkanmasz veya "az tkanmal" dzene ihtiya vardr.
2.2 Saysal Anahtarlama Kavramlar
Anahtarlama teknolojisinin, byk bir devri analog sinyal anahtarlamann hakimiyeti
ile geen uzun bir tarihi vardr. PCM (Pulse Code Modulation - analog sinyallerin
saysallamasnda kullanlan bir rnekleme teknii) ve buna bal tekniklerin gelimesi ile
hem ses hem de verinin saysal sinyaller ile iletilmesi mmkn hale geldi. Bu durumanahtarlama sistemlerinin teknolojisinde ve tasarmnda bir temel deiiklik ile sonuland.
Hantal uzam- blml sistemler yerini uzam ve zaman blml elemanlar zerindeki
akll kontrole dayanan modern saysal anahtarlama sistemlerine brakt.
Bu blm gnmze ait saysal anahtarlamann temelini oluturan kavramlar
incelemektedir ( [11], [12] ve [13] 'de daha ayrntl bilgi bulunabilir). Aslnda analog ortam
iin hazrlanan ve saysal teknolojide de srdrlen uzam- blml sistemler ile
balayacaz. Sonra, zellikle saysal anahtarlamada kullanlmak zere gelitirilen zaman-blml anahtarlamann eitli formlarn inceleyeceiz. Sonraki blmler bu kavramlarn
saysal veri anahtarlama cihazlarnda ve saysal PBX'lerde nasl gerekletirildiini
aklamaktadr.
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
41/288
31
2.2.1 Uzam-Blml Anahtarlama
Uzam-blml anahtar, adnn da artrd gibi, bolukta iftler halinde
blmlenmi aygtlarn arasndaki yollardan biridir. Her balant, yalnzca iki u nokta
arasndaki sinyallerin iletimi iin tahsis edilmi anahtar zerinden fiziksel bir yol kurulmasn
gerektirir. Anahtarn temel yaps bir kontrol nitesi tarafndan etkili veya etkisiz duruma
getirilebilen bir metal kesiim noktas veya yar iletken geittir [14].
ekil 2-2a n girili m kl basit bir rg matrisi gsterilmektedir. Uygun bir kesiim
noktas tayin ederek herhangi bir giri hatt ile k hatt birbirine balanabilir. rg iki
tarafl bir dzenleme gstermektedir: Giri ile k arasnda bir ayrm mevcuttur. rnein,
giri hatlar terminallere balyken k hatlar bilgisayar portlarna bal olabilir. n>m, n = m
veya n
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
42/288
32
balanabilir. Bu ekilde n(n-1)/2 kesiim noktasndan oluan (ekil 2-2b) bir gen diziye
gerek duyulur ve "katl" bir yap olarak adlandrlr.
rgl anahtarn baz snrlamalar veya dezavantajlar vardr:
Kesiim noktalarnn says n2 oran ile artmaktadr. Bu ok sayda n (giri hatt )
iin maliyeti arttrr ve herhangi bir mesaj yolu zerinde yksek sal yklenme ile
sonulanr.
Bir kesiim noktasnn zarar grmesi kullanlan iki aygt arasndaki balanty
engeller.
Kesiim noktalar verimsiz bir ekilde kullanlmaktadr (n2kesiim noktasndan en
fazla ntanesi kullanlr).
ekil 2-3. -kademeli uzam blml anahtar.
Bu snrlamalarn stesinden gelmek iin ok-kademeli anahtarlar kullanlmaktadr. N
adet giri hatt, n tane hatta sahip olan N/n gruba ayrlmtr. Her hat grubu birinci -kademe
matrisine gitmektedir. Birinci-kademe matrislerinin klar ikinci-kademe matrislerin girii
olmakta ve bu byle devam etmektedir. ekil 2-3 simetrik, yani birinci kademedeki giri
says son kademedeki k saysna eit, -kademeli bir ebeke anahtarn gstermektedir.
N
n x k
kx nn x k
N
nx
N
n
kx n
N
nx
N
n
n
n
Nadet dizi k adet dizi
n
Nadet dizi
kn
N
n
N
k n
N
lkkat
kincikat
nckat
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
43/288
33
Her biri N/n girili ve N/n kl k adet ikinci-kademe matrisi vardr. Her birinci-kademe
matrisi tm ikinci-kademe matrislerine balanacak ekilde k adet ka sahiptir. Her ikinci-
kademe matrisi tm nc-kademe matrislerine balanmak zere N/n adet ka sahiptir.
Bu tip bir dzenlemenin basit bir rg matrise gre birok avantaj vardr:
Kesiim noktas says azaltlarak rg matris kullanl duruma getirilmitir.
ebekedeki iki u noktay balamak iin birden fazla yol olduundan gvenirlii
arttrmtr.
Tabi ki ok-kademeli bir ebeke daha karmak bir yap gerektirir. Tek-kademeli bir
ebeke iinde bir yol tayin etmek iin tek bir geit oluturmak yeterlidir. ok-kademeli bir
ebekede ise, kademeler arasnda bo bir yol tespit edilmeli ve uygun geitler almaldr.
ok-kademeli zaman- blml bir anahtarn tkanmal tipte olabilecei
varsaylmaktadr. ekil 2-2a'da da aka grlebilecei gibi rg matris tkanmasz tiptedir,
yani bir yol her zaman bir giri ile bir k balamaya hazr durumdadr. ekil 2-4'te gibi
ok-kademeli bir anahtarda bu her zaman mmkn deildir. ekil, N=9, n=3 ve k=3 olan -
kademeli bir anahtar gstermektedir. Kaln izgiler kullanmda olan hatlar temsil etmektedir.
Bu durumda 9. giri hatt, 4. veya 6. k hatlarna kullanlabilir olmalarna ramenbalanamaz.
ekil 2-4. -kademeli bir anahtarda tkanma rnei.
Aka grlyor ki k 'nn deerini (tm birinci-kademe anahtarlarnn k says ve
ikinci kademe anahtarlarnn says) arttrarak tkanma olasl azaltlmaktadr. Tkanmasz
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
44/288
34
-kademeli bir anahtar iin ksaysnn deeri ne olmaldr? Bu sorunun cevab ekil 2-5'te
gsterilmektedir. agiri hattndan bk hattna bir yol oluturmak istediimizi dnelim.
Tkanma iin en kt durum, tm geriye kalan n-1 giri hatlar ile n-1 k hatlarnn megul
olmas ve farkl orta-kademe anahtarlarna bal olmasdr. Bylece toplam (n-1) + (n-1)=2n-2
orta-kademe anahtar a ile b arasnda bir yol oluturmak iin kullanlmaz durumdadr.
Bununla birlikte, bir tane daha orta-kademe bir anahtar olsayd balant mmkn olabilirdi.
Buna gre,
k = 2n - 1 (2-1)
olmas halinde -kademeli bir anahtar tkanmasz tipte olacaktr.
Bu noktadan yola karak, ok-kademeli bir anahtarn tek-kademeli bir anahtara gre
daha az kesiim noktasna ihtiya duyaca sonucuna varyoruz. ekil 2-3'e gre -kademeli
bir anahtarda toplam kesiim noktas Nxaadaki gibidir:
(2-2)
(2-1)'deki eitlii (2-2)'ye uygularsak, tkanmasz bir anahtar iin
(2-3)
N'in bir fonksiyonu olan gerek deer birinci ve nc kademedeki anahtar saysna (N/n)
baldr. Optimizasyon iin Nx'in n'e gre trevini alp 0'a eitleyin. N'in byk bir deeri iin
sonu n = (N/2)1/2deerine yaknsar. Bu ifadeyi (2-3) denklemine uyguladmzda
Nx = 4N( 2N - 1)
olur. Tablo 2.1'de bu deer tek-kademeli bir anahtardaki kesiim noktalarnn says ile
karlatrlmtr. Grld gibi, hat saysnn art ile birlikte kazan da artmaktadr.
2
n
Nk2NkNx
2
n
N1)-(2n1)-2N(2nNx
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
45/288
35
Tablo 2-1 Tkanmasz Bir Anahtarda Kesiim Noktalarnn Says -Kademeli bir Tek-Kademeli ir
Hat Anahtar iin Kesiim Anahtar iin Kesiim
Says Noktalarnn Says Noktalarnn Says
128 7,680 16,384
512 63,488 262,144
3,048 516,096 4.2 x 106
8,192 4.2 x 106
6.7 x 107
32,768 3.3 x 107 1 x 109
131,072 2.6 x 108
1.7 x 1010
ekil 2-5. Tkanmasz -kademeli anahtar.
2.2.2 Zaman-Blml Anahtarlama
n
b
Hazr
Hazr
n-1
megul
n-1megul
a
n
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
46/288
36
Tahsis edilen yollarn kullanld uzam- blml anahtarlamadan farkl olarak,
zaman-blml anahtarlama, dk-hzl veri katarnn dier ksmlarla yksek-hzl veri
katarn paylaan paralara blmlenmesini gerektirmektedir. Birbirinden bamsz bu
blmler kontrol devresi tarafndan veriyi giriten ka doru ynlendirmek zere
ilemektedir. Zaman-blml anahtarlama kavram kapsamaktadr
TDM (Time Division Multiplexing - Zaman Blml oullama) yol anahtarlama
Zaman-dilimi deitokuu (Time-slot interchange - TSI)
Zaman-oullamal anahtarlama (Time-multiplex switching - TMS)
TDM Yol Anahtarlama (TDM Bus Switching). TDM, oklu sinyallerin ayr
zamanlarda tek bir iletim hattn paylama tekniidir. Bu blmde, ncelikle senkron
TDM,yani zaman dilimlerinin hi yada ok az ek bitlere ihtiya duyacak ekilde tayin edilme
durumu, ile ilgileneceiz. Bu tekniin ok kanall verinin anahtarlama sistemlerinde iletim
sistemlerindeki kadar etkili bir ekilde ilenmesine izin verdiini greceiz.
TDM'ye ksaca bir gz atalm. ekil 2-6a'da gsterildii gibi, senkron TDM , dk-
hzl katarlarn yksek-hzl hatlar kullanmasn salamak amac ile tasarlanmlardr. Bir
grup giri sra ile rneklenmitir. Bu rnekler n dilimli tekrarlanan bir iletim birimi
oluturacak ekilde seri dilimler halinde dzenlenmitir. Bir dilim bit, byte veya daha uzun bir
blok olabilir. Senkron TDM'de belirtilmesi gereken nemli bir nokta, her zaman dilimindeki
verinin kayna ve gidilecek yeri bilinmektedir. Bundan dolay her dilimde adres bitlerine
gerek duyulmaz.
Senkron TDM yaps olduka basit olabilir. rnein, her giri hatt veriyi bir tampon
bellekte depolar, oullayc sraylabu tampon bellekleri tarar, belirli byklkte bir ksmveriyi bellekten alr ve hat zerinden ka doru iletir. Tamamlanm bir tarama, bir veri
iletim birimini retir. Hatlardan k iin bu ilemin tersi gerekletirilmektedir, oullayc
k hattnn tampon belleklerini teker teker ykler.
oullaycya bal G/ (I/O - Input/Output) hatlar senkron veya asenkron olabilir;
iki oullayc arasndaki oullamal hat senkrondur ve kendisine bal hatlarn veri
hzlarnn toplamna eit bir veri hzna sahip olmas gerekir. Aslnda her iletim biriminin
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
47/288
37
senkronizasyon iin baz ek bitleri (nbilgi,artbilgi) iereceinden oullayc hatt biraz daha
yksek bir veri hzna sahip olmal.
(a) Senkron Zaman Blml oullama
(b) Basit Bir Zaman Blml anahtar. (c) Basit Bir Katl Zaman Blml anahtar.
ekil 2-6. TDM Yol Anahtarlama.
Bir iletim birimini zaman dilimleri G/ hatlarna kesin ve nceden belirlenmi
kurallara gre balanrlar. Eer bir aygtn gnderilecek verisi yoksa oullayc bo dilimler
gnderir. Bylece gerek veri transferi sistem kapasitesinden daha dk olabilir.
ekil 2-6b bu tekniin anahtarlamay gerekletirmek iin kullanlabilecei basit bir
yol gstermektedir. Bir grup yaltlm giri ve k hatt, kontrol edilen geitler zerinden
yksek-hzl saysal bir hatta balanmaktadr. Her giri hatt bir zaman dilimine tahsis
edilmitir. Buzaman dilimi boyunca, giri hattna bal geit etkin durumdadr ve kk bir
veri katarnn yol zerinden gemesine izin vermektedir. Ayn zaman dilimi ierisinde, k
1 n 1
paket
ngiri nk
ngiri
nk
nG/ iftleri
-
8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES
48/288
38
hatlar geitlerinden birisi de etkindir. Geitlerin etkin veya etkisiz duruma getirilmeleri
kontroll olduundan, giri ve k hatlarnn ayn sra ile aktif hale getirilme zorunluluu
yoktur. Bu ekilde bir anahtarlama oluturmak mmkndr. Nedense bu teknik iin zel bir
isim yoktur; biz bunu TDM yol anahtarlama olarak adlandracaz .
Tabi ki byle bir yapnn iki-yanl olmasna gerek yok. ekil 2-6c'de gsterildii gibi,
n adet G/ iftini hatta balayarak "katl" yapda bir anahtar dzenlenebilir. Balanm
herhangi bir cihaz, tahsis edilen bir zaman dilimi ierisinde veri gnderirken ve baka bir
zaman diliminde verileri alrken tam ift-ynl iletiimi gerekletirmi olur. Balantnn
dier ucunda ise bu zaman dilimlerinin ters anlam tad bir G/ ifti vardr.
TDM yol anahtarlama, rgl bir anahtara gre geitlerin verimli kullanlmas
asndan avantajldr. N sayda aygt iin, TDM yol anahtar 2N geit veya anahtar ucuna
ihtiya duyarken en verimli ok katl rgl ebeke N N gibi bir sayda anahtar ucuna
ihtiya duyar.
imdi, gereken zamanlamay daha yakndan inceleyelim. ncelikle ekil 2-6c'yi
tkanmasz bir yap olarak ele alalm. Her biri bir giri veya bir k hattna atanmak zere N
adet tekrarlanarak gerekleen zaman dilimleri bulunmal. Biz tm zaman dilimleri iin bir
tekrarlama ile ilgileneceiz. Giri atamalar sabit sayda olabilir; k atamalarnn says ise
eitli balantlar gerekletirebilmek iin deiebilir. Bir zaman dilimi baladnda, belirtilen giri hatt, hat zerinde bir veri ilave edebilir ve buradan dier tm hatlardan
geecekekilde her iki uca yaylabilir. Bu sre boyunca belirtilen k hatt ise, eer varsa
zerinden veriyi kopyalayabilir. Bu ekilde zaman dilimi, giri hattnn iletim zaman ile giri
ve k hatlar arasndaki yaylma gecikmesinin toplamna eit olmal. Ardk zaman
dilimlerini genel olarak ifade edebilmek iin zaman dilimi uzunluu iletim zaman ile utan -
uca (end-to-end) yaylma gecikmesinin toplam olarak tanmlanmaldr. Verimli olmas iin,
yaylma geci