Data Communications. Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. 9. Veri İletişimi içn Telefon ve Kablo Hatları

(1)

Veri İletişimi Veri İletişimi

Data Communications

Suat ÖZDEMİR Suat ÖZDEMİR Gazi Üniversitesi

Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

(2)

Konular Konular

• Giriş

• Dial up modemlerDial up modemler

• Digital Subscriber Line

• Kablo TV

• Veri transferi için kablo TVVeri transferi için kablo TV

(3)

Giriş Giriş

T l f h l il i i i i i l l

• Telefon hatları ses iletişimi için oluşturulmuştur.

• Telefon hatlarından veri iletişimi gerçekleştirebilmek i i di l d li ti il i ti

için dial up modem geliştirilmiştir.

• İnternet bağlantısı için dial up modem yavaştır

d l d h h l b ğl l

• Bu nedenle daha hızlı bağlantı için DSL – Digital Subscriber Line teknolojisi geliştirilmiştir.

K bl TV ğ TV l i l i il

• Kablo TV ağı TV programlarının izleyicilere aktarılabilmesi için ortaya çıkmıştır

• Kablo TV ağı daha sonra İnternet erişimi amacıyla da

• Kablo TV ağı daha sonra İnternet erişimi amacıyla da kullanılmaya başlamıştır.

(4)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Telefon ağları devre anahtarlama kullanır.

• Başlangıcı 1800’lerin sonlarına dayanır.Başlangıcı 1800 lerin sonlarına dayanır.

• Plain old telephone system (POTS) olarak

dl d l ilk i l d l l

adlandırılan ilk sistem analog ses dalgalarının transferi için tasarlanmış analog bir sistemdi.

• Son 20 senede telefon ağları oldukça değişti

(5)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Temel birimlerTemel birimler

– Local loop: Son kullanıcıyı en yakın merkeze bağlayan twisted pair kablolardan oluşur

bağlayan twisted pair kablolardan oluşur – Trunk: Merkezler arası iletişimi sağlar.

– Switching office: Yönlerdirme yapan çeşitli boyutlardaki merkezlerdir

Local loop

End

Trunk Trunk

• •

(6)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Local Access Transport Areas (LATA)

– Küçük bir bölgeye hizmet veren telefon ağını tanımlar – Şehir/Bölge

• Her bir LATA farklı bir servis sağlayıcı tarafındanHer bir LATA farklı bir servis sağlayıcı tarafından işletilebilir

L l h i (LEC) LATA i i i d

• Local exchange carrier (LEC): LATA içerisinde

(7)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Point of Presence: LATA lar arası iletişimi o t o ese ce a a as et ş sağlayan birimlerdir.

(8)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Sinyalleşme

– Devre anahtarlamalı ağlar setup ve teardown ğ p aşamalarına (sinyalleşmeye) ihtiyaç duyarlar – İlk telefon ağlarında operatörler yardımıylaİlk telefon ağlarında operatörler yardımıyla

yapılırdı

Sinyal ve ses için ik ayrı hat yoktu (inband – Sinyal ve ses için ik ayrı hat yoktu (inband

signalling)

(9)

Telefon Ağları Telefon Ağları

M d l f ğl d i ll i i d

• Modern telefon ağlarında sinyalleşme sistemi sadece bağlantı kurup sonlandırmaz. Birçok görevi daha vardır

Çevir sesi meşgul sesi vb – Çevir sesi, meşgul sesi, vb., – Faturalandırma

– Numara taşıma – Numara taşıma – Donanım kontrolü – CallerID, voice mailCallerID, voice mail

• Bu nedenle sinyalleşme için farklı bir ağ oluşturulması gerekir

g

– Sinyalleşme ağı – Veri iletişim ağı

(10)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Sinyalleşme ağı ve veri iletişim ağı:

– Fiziksel olarak farklı iletişim ortamı zorunlu d ğ ld

değildir.

(11)

Signaling System No 7 (SS7) Signaling System No. 7 (SS7)

• A high‐speed and high‐performance packet‐based communications protocol

• SS7 implements out‐of‐band signaling protocols, carried in a separate signaling channel

signaling channel,

– Konuşma hattı ve sinyal hattı ayrılırmıştır. Bu sayede kullanıcılar istenmeyen “bip” ler duymazlar.

• The term signaling refers to the exchange of control information

• The term signaling refers to the exchange of control information associated with the establishment of a telephone call on a

telecommunications circuit.

Ö ği i il

– Örneğin çevirilen numara

• SS7 can communicate significant amounts of information when setting up a call, during the call, and at the end of the call.

– call forwarding (busy and no answer), voice mail, call waiting, conference calling, calling name and number display, call screening,

(12)

Telefon Ağları Telefon Ağları

• Signalling System Seven (SS7): OSI gibi katmanlı bir yapıya sahiptir.y p y p

(13)

Dial up modemler Dial up modemler

• Geleneksel telefon hatları 300‐3300 Hz (BW=3000) arasındaki frekansları taşıyabilir.

• Veri transferi için bu hatlar kullanıldığında etkin bant genişliği 2400 Hz dir (600 3000Hz)

genişliği 2400 Hz dir (600‐3000Hz).

– Veri sinyaleri daha net olmalıdır

• Telefon hatlarıyla veri transferi için modemTelefon hatlarıyla veri transferi için modem (modulator/demodulator) kullanılır.

(14)

Dial up modemler Dial up modemler

• Aşağıda modemlerle veri iletim hatlarıAşağıda modemlerle veri iletim hatları arasındaki ilişki görülmektedir.

M d l l id b d l i l

– Modulator sayısal veriden bandpass analog sinyal oluşturur.

– Bu sinyal telefon hatları üzerinde iletilir

– Demodulator bandpass sinyalden sayısal veriyi p y y y tekrar elde eder.

(15)

Modem standartları Modem standartları

ITU T (I t ti l T l i ti U i )

• ITU‐T (International Telecommunication Union) tarafından yayınlanan V‐serisi standardı

modemler en yaygın kullanılanlardır modemler en yaygın kullanılanlardır.

• V.32 ve V.32bis

• V 32 modem modulasyon ve kodlama tekniklerini

• V.32 modem modulasyon ve kodlama tekniklerini bir arada kullanan “trellis modulasyonu” kullanır.

– Trellis QAM + 1 bit kullanırTrellis QAM + 1 bit kullanır

– Veri 4 bitlik bloklara ayrılır ve 1 bit hata kontrol biti eklenir. Sinyal elementi 5 bit taşır.

• 32‐QAM kullanan V.32’nin baud rate’i 2400’dir

• V.32’nin data rate’i 4 x 2400 = 9600bpsp

(16)

Modem standartları Modem standartları

• 128‐QAM kullanan V.32bis’in baud rate’i de 2400’dir

• Ancak, 128‐QAM ile 6 bit veri + 1 bit hata konrol biti gönderildiğinden V 32bis’in data konrol biti gönderildiğinden V.32bis in data rate’i 6 x 2400 = 14400bps

• Ayrıca V.32bis sinyal kalitesine göre hızını

(17)

Modem standartları Modem standartları

• V.32 ve V.32bis için constellation ve bandwidth

(18)

Modem standartları Modem standartları

V 34bi d l

• V.34bis modemler

– 960‐point constelation ile 28800bps data rate ve 1664‐

point constelation ile 33600bps data rate’e sahiptir point constelation ile 33600bps data rate e sahiptir.

• V.90 modem

Geleneksel modemler Shanon kapasitesinden dolayı – Geleneksel modemler Shanon kapasitesinden dolayı

33.6kbps ile sınırlıdır

– V.90 modemler ise 56.000bps data rate’e sahiptir (56K p p ( modem),

(19)

Modem standartları Modem standartları

V 90 d d i

• V.90 modemde servis

sağlayıcılar saniyede 8000 örnekleme yapar

• Her örnek 8 bit, 7 bit veri 1 bit hata kontrolü içindir.

• Data rate 7 x 8000 = 56000

• Data rate 7 x 8000 = 56000 bps olur.

• V.92 modem download da 56kbps, upload da 48kbps data rate sağlar.

• Upload hızını noise

durumuna göre belirler

• Çağrı geldiğinde internet

(20)

Digital Subscriber Line (DSL) Digital Subscriber Line (DSL)

• Geleneksel dial up modemler ulaşabilecekleri max. data rate’e eriştiklerinde, servis ş

sağlayıcılar DSL teknolojisini yüksek hızlı internet erişimi için geliştirdiler

internet erişimi için geliştirdiler.

• DSL local loopları kullanır

• ADSL, VDSL,HDSL ve SDSL gibi farklı

(21)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

l d h l d h d bü ük ü

• Download hızı upload hızından büyüktür

• Local loop içindeki bantgenişliği upload ve download için eşit bölünmemiştir

– Kişisel kullanım için tasarlanmıştır

• Local loop da kullanılan twisted pair kablo aslında 1.1 Mhz bant genişilğin, destekler g ş ğ

– Ses iletişimi için fazla olduğundan, switching merkezinde filitrelenir

– ADSL ‘de bu filitreler kaldırılarak yüksek data rate elde edilir

(22)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• Local loopdaki 1.1 Mhz bant genişliği teoriktir.

Merkez ve kullanıcı arasındaki uzaklık, kablo çeşidi gibi etkenler bantgenişliğini etkiler.

• Bu nedenle ADSL adaptive bir teknoloji olarak

• Bu nedenle, ADSL adaptive bir teknoloji olarak tasarlanmıştır. Local loop durumuna göre data

b l l

rate belirlenir.

(23)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• ADSL Discrete Multitone (DMT) adı verilen QAM ve ( ) FDM in birleşimi olan bir modulasyon tekniği kullanır.

• Her sistem bant genişliğini nasıl kullanacağını belirler.

Genelde aşağıdaki senaryo kullanılır.

• 1.104 Mhz bantgenişliği 256 kanala bölünür.

• Her kanal 4.312khz bantgenişliği kullanır

– Kanal 0 ses iletişimi için ayrılır

– 1‐5 arasındaki kanallar ses ve veri iletişimi arasında boşluk olarak bırakılır

6 30 d ki k ll k l (1) l d (24) i i – 6‐30 arasındaki kanallar kontrol (1) ve upload (24) için

kullanılır.

– 31‐256 arasındaki kanallar kontrol (1) ve download (224)31 256 arasındaki kanallar kontrol (1) ve download (224)

(24)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• Upload için 24 kanalın herbiri QAM (15 Up oad ç a a e b Q ( 5 bit/baud) kullanır. 4khz BW. Data rate:

24*4000*15=1 44 Mbps (etkin kullanım 24 4000 15=1.44 Mbps (etkin kullanım 500kbps)

• Download için 224 kanalın herbiri QAM (15 bit/baud) kullanır. 4khz BW. Data rate: / )

224*4000*15=13.4 Mbps (etkin 8 Mbps)

(25)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• Discrete multitone technique

(26)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• Bandwidth division in ADSL

(27)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• Ses ve data ayrımı için kullanıcı tarafında birSes ve data ayrımı için kullanıcı tarafında bir splitter kullanılmalıdır.

ADSL Li k l ji i d li ih i k

– ADSL‐Lite teknolojisinde splittere ihtiyaç yoktur.

Ses ve data ayrımı servis sağlayıcı tarafından kl i ili

gerçekleştirilir.

(28)

ADSL (Asymetric DSL) ADSL (Asymetric DSL)

• Servis sağlayıcı tarafında modem kullanılmaz.

• Digital Subscriber Line Access MultiplexerDigital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM) kullanılır.

A i l i i d I id k

• Ayırma işlevinin yanında, Internete gidecek olan verinin paketlenmesi işini de yapar

(29)

DSL Teknolojileri DSL Teknolojileri

• ADSL‐Lite: Modem doğrudan telefon hattına bağlanabilir. 1.5 Mbps dowload and 512kbps ğ p p upload hızını destekleyebilir.

• HDSL: High bit data rate DSL T1 hatlarının

• HDSL: High bit data rate DSL, T1 hatlarının yerini almak için çıkmıştır. HDSL 2B1Q

k ll l k

encoding kullanır. Repeater olmadan 3.86km uzağa 1.544 Mbps data rate (bazen 2Mbps) ile erişebilir. 2 tane twisted pair kablo kullanır.

(30)

DSL Teknolojileri DSL Teknolojileri

• SDSL: Symmetric DSL, HDSL in tek twisted

kablo kullananıdır. Her iki yönde de 768 kbps y p hızındadır. Ticari müşterileri için kullanılır.

• VDSL: Very high bit data rate DSL ADSL e

• VDSL: Very high bit data rate DSL, ADSL e benzer, DMT kullanır. Coax yada optik kablo

k ll f l

kullanır. Kısa mesafeler için twisted pair de

(31)

DSL Teknolojileri DSL Teknolojileri

• Karşılaştırma:

(32)

Kablo TV Ağları Kablo TV Ağları

• Kablo TV ağı 1940 larda TV servis hizmeti içinKablo TV ağı 1940 larda TV servis hizmeti için kuruldu, ancak daha sonraları Internet hizmeti vermeye de başladı

vermeye de başladı

• İletişim tek yönlüdür

• İlk zamanlarda Community Antenna TV (CATV) olarak adlandırlırdı.

• Yüksek bir yerdeki antenden alınan yayın, coax

(33)

Kablo TV Ağları

(34)

Kablo TV Ağları Kablo TV Ağları

2 il k bl ğl b id ib C i l ( C)

• 2. nesil kablo TV ağları Hybrid Fiber Coaxial (HFC) network olarak adlandırılır. Fiber ve coax

k bl l d l bi ğ d

kablolardan oluşan bir ağ yapısıdır.

• Merkez (head) ve kutu arası fiber, kutu ve son kullanıcı arası coax kablodur

• Regional cable head (RCH) 400000 kullanıcıya

• Distribution hub 40000 kullanıcıya hizmet

(35)

Kablo TV Ağları

(36)

Veri transferi için kablo TV Veri transferi için kablo TV

DSL k l ji i k ük k h d i f i i i

• DSL teknolojisi çok yüksek hızda veri transferine izin vermez

Twisted pair kablo girişimden etkilenir – Twisted pair kablo girişimden etkilenir

• Coax kablonun bantgenişliği 5 ile 750 Mhz arasındadır B t i liği 3 bölü ü

• Bant genişliği 3 e bölünür

– Dowstream Video Upstream Data – Upstream Data

– Downstream Data

(37)

Veri transferi için kablo TV Veri transferi için kablo TV

D t id b d 54 550 Mh

• Downstream video band: 54 ve 550 Mhz

arasındadır. TV kanalı 6 Mhz e ihtiyaç duyar, toplamda 80 kanal desteklenebilir

toplamda 80 kanal desteklenebilir.

• Downstream data band: 550 ve 750 Mhz

arasındadır 6 Mhz lik kanallara bölünmüştür 64‐

arasındadır. 6 Mhz lik kanallara bölünmüştür. 64 QAM modulasyon kullanır. Her sinyal element 6 bit taşır (1 bit hata kontrolü için kullanılır)

– Her baud 1 Hz, data rate 5*6=30Mbps

• Upstream data band: 5 ve 42 Mhz arasındadır. 6 Mhz lik kanallara bölünmüştür. QPSK kullanır. Her sinyal element 2 bit taşır.

(38)

Veri transferi için kablo TV Veri transferi için kablo TV

• Upstream data bant genişliği 37 MHz.

• Toplam 6 kanal bulunur.Toplam 6 kanal bulunur.

• Downstream data bant genişliği 200 Mhz

• Toplam 33 kanal bulunur.

• 33 ya da 6 kanal binlerce kullanıcıya yetmez33 ya da 6 kanal binlerce kullanıcıya yetmez.

(39)

Veri transferi için kablo TV Veri transferi için kablo TV

• Kullanıcı tarafında Cable Modem (CM) olmalıdır.

(40)

Veri transferi için kablo TV Veri transferi için kablo TV

• Servis sağlayıcı ya da hub tarafında Cable Modem Transmission System (CMTS) y ( )

olmalıdır.