XDSL Ağ Yeni Nesil Çözüm


1.GİRİŞ
Hızlı bir şekilde gelişen çoklu ortam uygulamaları ve Internet erişim istekleri, bilgisayar ağları üzerinden taşınması gereken verinin miktar ve hacmini önemli oranda arttırmıştır. Telekom firmaları artan bu gereksinime cevap verebilmek için değişik türde teknolojileri kendi altyapılarına uyarlamak ve son kullanıcı ihtiyaçlarına hızlı bir şekilde cevap vermek zorunda kalmaktadırlar. Ancak yeni teknolojileri kendi altyapılarına uyarlarken, kurulan yeni sistemlerin teknolojik olarak ömürlerinin uzun süreli olması, büyük ölçüde doğru çözümlerin, doğru bir şekilde uyarlanmasına bağlıdır. Göz önünde bulundurulması gereken diğer bir etken de var olan altyapı üzerinde fazla bir harcama yapmadan son kullanıcı ihtiyaçlarına cevap verebilmektir. Ayrıca hali hazırda sunulan ses ve klasik veri hizmetlerinin de, kurulacak yeni yapıyla bütünleştirilebilmesi hem ekonomik, hem de geçiş sürecinin kesintisiz olmasını ve dolayısıyla yapılacak yatırımın daha uzun ömürlü olmasını sağlayacaktır.

Günümüzde ister telekom firmaları, isterse kampus veya sanayi bölgesi gibi yarı kapalı sistemler olsun ses ve veri taşımak için en yaygın olarak kullanılan alt yapı bakır tabanlı iletim ortamlarıdır. Yakın bir zamana kadar, ses ve yalnızca 64 Kbps veya birkaç katı kadar band genişliğinde veri taşımaya imkan veren bu hatlar, DSP teknolojisinin hızlı bir gelişimi sonucunda karmaşık modülasyon yöntemlerinin donanımla verimli bir şekilde uyarlanmasını sağlayan xDSL teknolojileri sayesinde, büyük band genişliklerinde veri taşıma için bir alternatif haline gelmiştir. Bu hatlardaki atıl kapasite xDSL teknolojileri sayesinde kullanılabilir hale gelmiştir. Çünkü, bakır hatlar için 3-4 KHz olan sınırlandırılmış frekans aralığı kaldırıldığında sayısal kodlama teknikleriyle yüksek hızlı veri iletişimi yapılması olanaklı olmaktadır. Bu nedenle Türk Telekom veya benzeri şirketlerin veya yarı kapalı sistemlerin sahip oldukları bakır telefon kablolarının yüksek hızlı ağ erişimi için kullanılması olasıdır. Bu aşamada yoğun kullanımlarda bile darboğaz oluşmasına imkan vermeyen bilinçli bir projelendirme yapılmalıdır ve ağ cihazları en büyük başarımı elde edecek şekilde yapılandırılmalıdır.
Gerek telekom altyapılarında ve gerekse kapalı ortamlarda yüksek band genişliği ihtiyaçlarının ekonomik olarak karşılanmasını sağlayan xDSL teknoloji ailesinin kullanımı için birçok model öngörülebilir. Ancak uzun vadeli olarak sağlanabilecek diğer katma değerli hizmetlerinin önüne bir engel çıkarmamak için altyapı tasarlanırken göz önünde bulundurulması gereken bazı hususlar bulunmaktadır. Bunlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:
  • Varolan haberleşme sistemlerine bütünleştirilebilme (Telefon, klasik veri ve VPN)
  • Talep edilen band genişliğine belirli bir hizmet kalitesinde cevap verilebilmesi (QoS, Quality of Service)
  • Sistem bileşenlerinin yönetilebilir olması
  • Güvenlik
  • Orta ve uzun vadede yaygınlaşabilecek diğer çoklu ortam uygulamalarına destek (IPTV, Digital Broadcasting)
2. AĞ TEKNOLOJİLERİ
Bütünüyle bir ağ; yerel (LAN), kampus (Campus), geniş (WAN) ve uzak bağlantılar (Remote Connections) olarak adlandırılan dört ayrı parçadan oluşur. Her bir parçanın kendisine ait teknolojileri ve standartları vardır. Yerel ağlarda temel özellik, sistemlerin birbirlerine yakın mesafede olmalarıdır; iletim altyapısını sağlayacak kabloların seçiminde büyük bir esneklik vardır ve bir kez kurulduktan sonra maliyetsiz bir iletim ortamı sağlar. Seçilen teknolojiye göre 10, 16, 100, 155, 622 Mbps, 1, 2 Gbps band genişliği olasıdır. [1]
  • Ethernet (10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps)
  • Token Ring (4 Mbps, 16 Mbps, 100 Mbps)
  • FDDI (100 Mbps)
  • ATM (155 Mbps, 622 Mbps, 1.2 Gbps)
Kampus uygulaması LAN ile benzer özelliklere sahiptir; farkı, daha uzak mesafe gereksinimi ve omurga (Backbone) ortamı sağlamasıdır. Daha uzak mesafelere gidileceği için bakır kablo yerine fiber optik kablo kullanılması gerekebilir. Kampus uygulamalarında da 34, 100, 155, 622 Mbps ve 1 Gbps, 1.2 Gbps gibi yüksek hızlara çıkılabilir; LAN cihazları kullanılsa da mesafenin yetmediği durumlarda E1, PRI, E3 (2-34 Mbps) gibi WAN bağlantılara da ihtiyaç duyulur.
WAN bağlantısı birbirinden çok uzakta olan yerel veya kampus ağları birbirine bağlamak için kullanılır; anahtar sözcükler mesafe, band genişliği ve aradaki iletişim ortamının bir telekom şirketinden kiralanmasıdır. İletişim ortamı band genişliği sınırlıdır ve band genişliğine göre ücret ödenir; dolayısıyla en iyi şekilde kullanılmalıdır.
WAN bağlantısı için çok değişik seçenekler vardır. Göreceli olarak düşük hızlı (33.6 Kbps, 56 Kbps) telefon hattı üzerinden yapılabilen bağlantıdan tutun da 2-8 Mbps veya daha yüksek hızlarda bağlantı yapılabilmektedir. Kullanılan teknolojiler veya standartlar: Analog hat, X.25, SMDS, Frame Relay, Switched 56K, ISDN (BRI, PRI) olabildiği gibi WAN-ATM, xDSL (ve türevleri olan ADSL, VDSL, HDSL, SDSL...) de olabilir. [1]
XDSL Ağ için Yeni Nesil ÇözümlerŞekil 1. Bütünüyle bir ağ
Uzak bağlantı, bir veya birkaç sistemin uzaktaki merkezi bir yere bağlanmasıdır; WAN'ın bir parçası olarak düşünülebilir. Temel özellik birkaç kullanıcı olmasıdır. Örneğin evden yapılan Internet bağlantısı bir uzak bağlantı uygulamasıdır. Uzak bağlantılarda, iletişim ortamı telekom veya GSM operatörleri tarafından sağlanır. Kullanılan teknoloji ve standartlar:
  • Analog (33.6 Kbps, 56 Kbps)
  • X.25 (Görece düşük hız)
  • ISDN (BRI: 128 Kbps, PRI: 2 Mbps)
  • xDSL (ADSL:1.5-8 Mbps alış,16-576 Kbps veriş)
  • LMDS (nx64 Kbps, STM-1, STM-4)

Bütünüyle bir bilgisayar ağı kurulacağı zaman en önemli unsurlardan iki tanesi kablolama alt yapısı ve teknoloji seçimidir. Kablolama alt yapısı için "ağın can damarıdır" denilebilir. [2] Değişik türde kablo türleri ve bunların uygulamaya göre tercih edilebilecek özellikleri vardır. Türk Telekom şirketinin telefon hatları için sahip olduğu kablolama altyapısı bakır büklümlü çift türündedir.
3. BEKLENEN AĞ ERİŞİMİ ?
Bütünüyle bir ağ uygulamasında son kullanıcı tarafından beklenen ağ erişimi, tek bir bağlantıyla her türlü ses ve veri iletişimin hızlı bir şekilde yapılabilmesidir; aynı zamanda hizmet kalitesi (QoS) ve hizmet sınıfları (CoS) da desteklenmelidir. Küçük ofis ve ev kullanıcıları tüketici konumundadırlar; dolayısıyla, kendilerine doğru gelen bilginin yoğunluğu daha fazladır. Kendileri, dışarıya doğru yalnızca istek paketleri gönderirken kendilerine Mega Byte'lar düzeyinde veri akışı olur. Bu gereksinim hem büyük band genişliğiyle (Yüksek hızlarla) sağlanmalı hem de var olan kablolama altyapısı veya kablosuz üstyapı korunmalıdır.
Ağ üzerinde tüketici konumundaki bu kullanıcıların gereksinimini karşılayacak iki teknoloji, xDSL ailesi ve LMDS uygulamasıdır. Bu çalışmada bu gereksinimi karşılayacak xDSL ailesinin bir üyesi olan ADSL uygulaması gerçekleştirilmiş ve sistemin darboğaz oluşturmadan çalışabilmesi için istatistiksel bilgiler elde edilmeye çalışılmıştır. Yüksek hızlarda kablosuz hücresel ağ erişimi sağlayan diğer bir çalışmamızda da İstanbul için örnek bir projelendirme önerisi yapılmıştır.
4. xDSL AĞ TEKNOLOJİSİ
xDSL, halihazırdaki bakır telefon kabloları üzerinden yüksek hızlarda aktarım yapabilme olanağı veren bir modem teknoloji ailesinin adıdır. ADSL, VDSL, SDSL, HDSL ise bu ailenin üyeleridir.; ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), bağlantılar, adından da anlaşılacağı gibi, asimetrik iletim ortamı sunar. Asimetrik iletim ortamında, alış (Downstream) ve gönderiş (Upstream) yönlerinde farklı kanallara sahiptir ve kanalların sahip oldukları band genişlikleri farklıdır.
ADSL, açık ifadeyle asimetrik sayısal abone hattı, kullanıcılara bakır telefon hattı üzerinden konuşmanın yanısıra yüksek hızlarda asimetrik veri haberleşmesi ortamı sağlayan bir teknolojidir. Ortamın alış yönündeki hızı 1.5 Mbps'ten başlayıp 8 Mbps'e, gönderiş yönünde ise 16 Kbps'ten başlayıp 576 Kbps'e kadar çıkabilmektedir. Bu haliyle tüketici anlamında ev ve küçük ofis kullanıcılarının Internet erişimleri veya genel olarak uzak bağlantı ağ erişimleri için ciddi bir seçenektir.

ADSL teknolojisinde, sıradan bakır telefon telleri üzerinden yüksek hızlarda aktarım ortamı sunulabilmesi için gelişmiş sayısal işaret işleme (DSP) teknikleri kullanılır. Birden çok kanalın tek bir kablo çifti üzerinde oluşturulması için kablo frekans alanı paylaşılır. Ses aktarımı için ilk 4 KHz.'lik alan yeterlidir; daha yüksekteki frekans alanları da alış ve gönderiş kanalları için kullanılır. ADSL yalnızca veri iletimi için değil, kablolu TV için de alt yapı sağlar.
XDSL Ağ için Yeni Nesil ÇözümlerŞekil 2. ADSL erişimi
Bir hat üzerinde birden çok kanal oluşturmak için Frekans Bölmeli Çoğullama (FDM - Frequency Division Multiplexing) veya Yankı Giderme (Echo Cancellation) olarak adlandırılan 2 yoldan biri kullanılır. Uygulamada, Yankı Giderme yöntemiyle daha uzak mesafelere gidilebilmektedir. Yankı Giderme yönteminde, yukarıdaki şekilden görüleceği gibi, alış ve veriş kanalları için aynı frekans alanı kullanılırken, FDM yönteminde ayrı frekans alanları kullanılır. Dolayısıyla aynı hızda band genişliği elde etmek için Yankı Gidermede daha düşük frekanslar yeterli olur; bu da daha uzak mesafelere erişmek anlamına gelir...
VDSL, çok yüksek hızlı asimetrik sayısal abone hattı sağlayan ve ADSL'in çok daha üzerinde alış ve gönderiş band genişliği sunan bir teknolojisidir. VDSL, ADSL gibi asimetrik bir iletim ortamı sunar; alış, gönderiş ve POTS (ve ISDN) olarak adlandırılan üç temel kanal vardır. Bu kanalların hızı ADSL'e göre yaklaşık 10 kat fazladır; ancak, birbirine bağlanacak iki nokta arasında mesafe ADSL'e göre kısadır. Yüksek hız, kısa mesafe birbirini kısıtlayan iki kavramdır. VDSL gönderiş kanalı band genişliği 1.6 Mbps, 2.3 Mbps, 19.2 Mbps veya alış kanalı ile aynı olabilmektedir; alış kanalı band genişlikleri ve mesafe değerleri ise alış kanalında, ~13 Mbps içinğ ~1500 m.; ~26-28 Mbps için ğ~1500 m.; ~52-55 Mbps için ğ ~ 300 m. olur.
T1E1.4 adlı ANSI çalışma grubu, 6.1 Mbps'e ulaşan veri oranlarında iletişim imkanı veren T1.413 standardını onaylamıştır. Avrupa teknik standartlar enstitüsü (ETSI) de T1.413'e Avrupa'daki ihtiyaçları yansıtan eklemeler yapmıştır. ADSL forum, bu konudaki uygulamaları yaymak ve protokollerin, standartların gelişmesine katkıda bulunmak amacıyla kurulmuştur. [3]
5. YENİ NESİL ÇÖZÜMLER VE UYGULAMA
Son kullanıcıya kadar, var olan telefon kablolama altyapısını üzerinden yüksek hızlarda ağ erişimi sunmanın yolu POP olarak adlandırılan erişim noktalarıyla kullanıcılar arasında ADSL teknolojisini kullanılmasıdır. Böylece bağlantı kanallarının sağlandığı merkezi bir nokta üzerinden kullanıcı tarafında gereksinim duyulan her türlü iletişim trafiği sağlanabilir; böylece aynı anda telefon konuşması yapılabilir, veri iletişimi sağlanabilir ve TV yayınları taşınabilir. POP, aynı gruba giren tüm kullanıcıların gelip birleştiği merkezi erişim noktası anlamındadır. Türk Telekom'un halihazırda böyle bir altyapısı vardır; yarı kapalı sistemlerde de merkezi erişim noktaları, POP'lar, kullanıcılardan gelen kabloların birleştiği merkezi yerlerdir. POP'lar ile omurga ağ arasında ise, var olan yüksek hızlı WAN bağlantıları veya xDSL ailesinin ADSL'den daha büyük band genişliği sağlayan diğer üyeleri kullanılabilir. TV yayını veya benzeri yayınlar uydu üzerinden alınıp ADSL bağlantı üzerinden kullanıcılara dağıtılır.
Türkiye'de, Türk Telekom şirketinin ve birçok kampus ve sitelerin yarı kapalı telefon sistemleri veya bakır kabloya dayalı altyapıları vardır. Ses için kullanılan telefon santrallarının olduğu yer merkezi erişim noktaları (POP) olarak kabul edilerek buralara Şekil 3.'de görüldüğü gibi ADSL yoğunlaştırıcı yerleştirilir; yoğunlaştırıcının ana omurgaya veya anahtar cihazına bağlantısı ise yüksek hızlı ana bağlantıyla (Trunk) sağlanır. ADSL yoğunlaştırıcının bir tarafı son kullanıcılara giderken diğer tarafı omurgaya bağlanır; aynı zamanda uydu üzerinden alınan yayınlarda ADSL yoğunlaştırıcıya girilir. Bir son kullanıcı, örneğin Internet erişimleri için, doğrudan bağlı olduğu yoğunlaştırıcı üzerinden hizmet aldığı servis sağlayıcısına yönlendirilir. ADSL yoğunlaştırıcı, aynı zamanda dağıtıcı görevini üstlenebilir. Örneğin bir TV alıcısı, aldığı yayın bilgilerini sayısallaştırarak ADSL'in sağladığı ortam üzerinden IP veya ATM ile kullanıcılara aktarılabilir.
XDSL Ağ için Yeni Nesil ÇözümlerŞekil 3. Örnek ADSL uygulaması
Şekil 3.'de verilen mimari kampüsler, siteler ve köy benzeri yerleşim alanları için kullanıcılara yüksek band genişliğine sahip çok amaçlı ağ erişimi sunar. Bakıra dayalı kablolama altyapısı halı hazırda hemen hemen her yerde olduğu için yatırım maliyeti yalnızca POP'lara koyulacak ağ cihazları ve kullanıcı tarafı için ADSL modem için olacaktır.
Kullanıcılara sunulacak olan band genişliği, başlangıçta örneğin 128 Kbps tutulup gereksinim arttıkça yükseltilebilir.
6. SONUÇ
Son kullanıcıya kadar belirli bir hizmet kalitesi altında yüksek hızlı ağ bağlantıları için anahtar sözcük iletişim altyapısıdır. Türk Telekom veya yarı kapalı sistemlerin ses iletişimi için kurdukları bakır kabloya dayalı altyapılar önemli bir kaynaktır. Bu altyapı bazı iyileştirmelerle büyük band genişliğine sahip QoS ve CoS sunan bağlantıları sağlamak için kullanılabilir. Türk Telekom, bazı bölgelerde ADSL hizmeti vermeye çalışmaktadır; benzer hizmet, ISP'ler tarafından da kampüs veya sitelerde yarı kapalı sistemler üzerinden de gerçekleştirilebilir. Üstelik daha fazla katma değer de sunulabilir. Yapılan çalışmada bir sitenin yarı kapalı telefon sistemi altyapısı ADSL tabanlı erişim için kullanılmış ve darboğaz oluşturmayacak istatistiksel bilgeler alınmıştır. Hem telefon, hem veri ve hem de TV yayını erişimi merkezi noktadaki ADSL yoğunlaştırıcı üzerinden son kullanıcılara aktarılmaktadır. Böylesi bir çalışmada önemli bir parametre ADSL yoğunlaştırıcının omurgaya bağlantısını sağlayan ana bağlantı band genişliği ve kanal kurma sorunlarıdır. Buradaki parametrik değerler öyle seçilmelidir ki, kullanıcılar için darboğaz oluşturmamalı ve etkin bir erişim sağlamalıdır. Bunun için önceden kestirilebilecek bir değer yoktur denilebilir; bölgesine göre istatistiksel bilgiler elde edilmelidir.
KAYNAKLAR
1 - ÇÖLKESEN, R., "Network TCP/IP ve UNIX", Papatya Yayıncılık Eğitim, Eylül 2000 (2.baskı).
2 - ÇÖLKESEN, R., "Teknoloji Seçimi, Kablolama Altyapısı", PCWEEK (NETWEEK), 28 Mayıs 1998.
3 - KAPLAN, Y., "Veri Haberleşmesi Temelleri", Papatya Yayıncılık Eğitim, Ekim 2000.
Rıfat ÇÖLKESEN
BEYKENT Üniversitesi 

colkesen@beykent.edu.tr
Yasin KAPLAN 
BNET İletişim 

kaplan@bnet.net.tr
xxxxxx