i
EMN YETL B R ULUSAL A YAPISI MODEL ÖNER VE
ALTYAPI S STEMLER N B RLE LMES
NAN NCE
YÜKSEK L SANS TEZ
LG SAYAR MÜHEND SL ANAB M DALI
HAZ RAN 2013
TRAKYA ÜN VERS TES FEN B MLER ENST TÜSÜ
ii KABUL ve ONAY S
AYFASI
iii
LG SAYAR MÜHEND SL YÜKSEK L SANS PROGRAMI DO RULUK BEYANI
lgili tezin akademik ve etik kurallara uygun olarak yaz ld ve kullan lan tüm literatür bilgilerinin kaynak gösterilerek ilgili tezde yer ald beyan ederim.
12/06/2013 nan nce
iv
Emniyetli Bir Ulusal A Yap Model Önerisi Ve A Altyap Sistemlerinin Birle tirilmesi
T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü
Bilgisayar Mühendisli i Anabilim Dal ÖZET
Dünyam z h zl bir de im ve dönü üm süreci ya amaktad r. Bu de im ve dönü ümün temelinde, Bilgi ve leti im Teknolojileri (B T) alan ndaki ba döndürücü geli meler yatmaktad r.
Bilgi ve bilgiye ba bu teknolojileri üreten, depolayan, kullanan ve pazarlayan konumunda olan toplumlar n ve devletlerin bilgi ça olarak adland lan bu dönemde hem yurtta lar n refah aç ndan hem de uluslararas güç dengeleri aç ndan belirleyici konuma geldikleri bir gerçeklik olarak önümüzde durmaktad r.
Fakat Ulusal Kurumsal ve akademik a lar n bir da kl k içerisinde oldu unu görmekteyiz. Baz kurumlar halen frame relay devreleri kullan rken, baz lar ise SONET altyap na çoktan geçmi durumdad r.
Fiber optik altyap n tüm band geni li i kapasitesinin ulusal olarak payla lmas ve bu altyap üzerine kurulmu veya kurulacak modern transmisyon sistemlerinin kurumlar aras bölümlendirilmesidir. Payla m sonunda da kamu kurum ve akademik birimlerin kendi a ihtiyaçlar giderirken, ulusal bütün kurumsal organlar aras nda entegrasyonun olu turulmas r.
Bütün bunlar n yan nda, ulusal bütünle ik a lar n büyük güvenlik zafiyetlerin olmas muhtemeldir. Bunun içinde milli güvenlik politikalar n belirlenerek uygulamaya konulmas r.
l : 2013
Sayfa Say : 80
v
A Proposal for a Secure National Network Model and the Integration of These Network Infrastructure Systems.
Trakya University Institute of Natural Sciences Department of Computer Science
ABSTRACT
Our world is experiencing a rapid process of change and transformation. The underlying causes of this change and transformation are the stunning developments in the field of Information and Communication Technologies (ICT).
In this information age it is an undisputable fact that societies and countries that produce, store, use and market these information-based Technologies are in a decisive position not only in terms of international balance of power but also in terms of the welfare of its citizens.
However, it can be seen that national corporate and academic networks are in a mess. While some institutions are still using frame relay circuits, others shifted to SONET infrastructure long ago.
Sharing all the bandwidth capacity of the fiber-optic infrastructure on a nationwide scale and inter-agency segmentation of the modern transmission systems established or to be established based on this infrastructure. At the end of the sharing, public institutions and academic units meet their own network needs and integration of all corporate bodies is created.
Apart from all these, nationally-integrated Networks are likely to have major security weaknesses. For this national security policies must be determined and must be implemented.
Year : 2013
Number of Pages : 80
Keywords : Optical Networks, SDH, WDM, MPLS, ATM, Metro Access Networks
vi ÖNSÖZ
Bu çal man n haz rlanmas esnas nda bana yol gösteren, bu alanda çal mam için beni sab rla te vik eden, yard mlar ve deste ini benden esirgemeyen de erli dan man hocam Yrd. Doç. Dr. Andaç AH N MESUT ‘a te ekkür ederim.
vii NDEK LER ÖNSÖZ ... vi EK LLER... xi BÖLÜM 1 ...1 1. ...1
2. KAYNAK ARA TIRMASI ...5
2.1. Fiber Optik ...5
2.1.1. Fiber Optik 'e Giri ve Tarihi ... 5
2.1.2. Fiber Optik Nedir ? ... 6
2.1.3. Fiber Opti in Tarihi Geli imi ... 6
2.1.4. Fiber Optik letimi Gerçekle tiren irketler ...10
2.1.4.1.Interoute ...10 2.1.4.2.Jad L nk ...10 2.1.4.3.Superonline ...11 2.1.4.4.Mednaut lus ...12 2.1.4.5.Tellcom ...12 2.1.4.6.Pantel ...12 2.1.4.7.TNAP ...13 2.2. Optik A lar ... 15 2.2.1. Genel Tan m ... 15
2.2.2. Fotonik Paket Anahtarlama ... 21
2.2.3. Etiket Anahtarlama ... 24
2.3. DWDM ve Optik Anahtarlama ... 26
2.3.1. Yo un Dalga Boyunu Bölerek Ço ullama (DWDM) ...26
2.3.2. DWDM' in Geli imi ...26
2.3.3. WDM ve TDM Kar la rmas ...29
2.3.4. DWDM Sistem Uygulamalar ...31
2.3.5. DWDM Sisteminin Üstün Yönleri ...31
2.3.6. DWDM Sisteminin Zay f Yönleri ...31
2.4. MPLS (Çok Protokollü Etiket Anahtarlama ) ... 32
2.4.1. MPLS nedir? ...32
2.4.2. MPLS Teknolojisinin Kullan ld Alanlar ...32
2.4.3. MPLS Protokolleri, Fonksiyonlar ve Birimleri...33
2.4.3.1. Yönlendirme (Routing) : ... 33 2.4.3.2. Etiket (Label) : ... 33 2.4.3.3. Anahtarlama (Switching) ... 34 2.4.3.4. Kontrol Mekanizmas ... 34 2.4.3.5. letim Mekanizmas ... 34 2.4.3.6. Gönderme Tablosu... 34
2.4.3.7. FEC ( Forwarding Equivalence Class) ... 34
2.4.3.8. ELSR (Edge Label Switch Router)... 35
2.4.3.9. LRS (Label Switch Router) ... 35
2.4.3.10. Etiket Anahtarlama Gönderme Yap ta lar (LSFC) ... 35
2.4.4. MPLS Teknolojisinin Çal ma Prensibi ...35
viii
3. MATERYAL VE METOD ... 40
3.1. Ulusal A ’da Güvenlik ... 40
3.1.1. Giri ...40
3.1.2. MPLS ve Güvenlik ... 40
3.1.3. MPLS-VPN ... 41
3.1.4. MPLS-VPN Mimarisi ... 42
3.1.4.1. Sanal Yönlendirme letimi ... 42
3.2. Emniyetli A Altyap lar le lgili Çözümler ...44
3.2.1. IPSec Çözümleri ... 46
3.2.2. SSL Çözümleri ... 48
3.3. Ulusal Veri Merkezi Tasar ... 50
3.3.1. Ulusal Veri Merkezi Mimarisi ... 50
3.3.2. Temel Hizmetler ... 51 3.3.3. Güvenlik Hizmetleri ... 52 3.3.4. Di er Hizmetler ... 54 4. SONUÇLAR VE TARTI MA ... 55 4.1. Sonuçlar ...55 4.2. Tart ma ...57
4.2.1. Ulusal A ve Ulusal Veri Merkezleri Gerekli midir? ... 57
4.2.2. Sahip Olma Maliyeti ... 58
4.2.3. Birle tirme (Consolidation) ... 59
4.3. Öneriler ...60
KAYNAKLAR ... 62
ix MGELER C :I n bo luktaki h v :I n frekans h :Plank sabiti E :Foton enerjisi I :I k iddeti x :Enerji konumu
bef :Efektif potansiyel bariyer geni li i P k :Fiberin optik ç gücü
P r :Fiberin optik giri gücü
x KISALTMALAR
ARP :Address Resolution Protocol ATM : Asynchronous Transfer Mode EDFA : Erbium-Doped Fiber Amplifier EGP : External Gateway Protocol FDDI : Fiber Distributed Data Interface
GMPLS : Generalized MultiProtocol Label Switching ICMP : Internet Control Message Protocol
IGP : Interior Gateway Protocol ILP : Integer Linear Program LAN : Local Area Network LED : Light Emitting Diode MAN : Metropolitan Area Network MILP : Mixed-Integer Linear Program MTU : Maximum Transmission Unit OXC : Optical Cross-Connect
PMD : Polarization Mode Dispersion PON : Passive Optical Networks
RWA : Routing and Wavelength Assignment SDH : Synchronous Digital Hierarchy
SOA : Semiconductor Optical Amplifier SONET : Synchronous Optical Network TCP : Transmission Control Protocol TTL : Time To Live
TDM : Time Division Multiplexing UDP : User Datagram Protocol VPN : Virtual Private Network VTD :Virtual Topology Design
VTR : Virtual Topology Reconfiguration WAN : Wide Area Network
xi EK LLER
Sayfa
ekil 2.1 Bir fiber optik kablo örne i ... 7
ekil 2.2 I n Su Jetleriyle Yönlendirilmesi ... 8
ekil 2.3 Fiber Optik Kablo Yap ... 9
ekil 2.4 Interoute A Haritas ... 10
ekil 2.5 Yeni Dijital pek Yolu ... 10
ekil 2.6 Tüm Dünyadaki Invitel International A ... 11
ekil 2.7 MedNautilus Fiber Altyap ... 12
ekil 2.8 Pantel Birle tirilmi ebeke Haritas ... 13
ekil 2.9 TNAP Topolojisi ... 13
ekil 2.10 Optik Temelli Ip Ta yan Katman... 15
ekil 2.11 Mikroskobik Ayna... 22
ekil 2.12 Etiket Anahtarlama Yönlendiricileri le Yönlendirme ... 24
ekil 2.13 Optik sistemler ve geli imi ... 27
ekil 2.14 TDM ve DWDM kar la rmas ... 28
ekil 2.15 DWDM Sistemi... 29
ekil 2.16 Etiket Y (Label Stack) ... 33
ekil 2.17 MPLS Teknolojisinin Çal ma Prensibi ... 36
ekil 2.18 Sonradaki Hop'un Öncekine Do rudan Ba lanmas ... 38
ekil 2.19 Kesin ve Kesikli Yönlendirmelerin Kar la mas ... 38
ekil 3.120Sanal Özel A lar ... 44
ekil 3.221PPTP Uygulama Kurulumu ... 45
xii TABLOLAR
Sayfa
Tablo 4.1 Temel lk Yat m Maliyet Kalemleri….………79 Tablo 4.2 Güncelleme ve Ek Maliyetler..………..80
1
BÖLÜM 1
1.
Dünya üzerinde internetin bir anda geni bir kullan m alan bulmas n ard ndan a teknolojilerinde önemli ölçüde geli meler meydana gelmi tir. Tüm dünyada son birkaç y l içerisinde yüzbinlerce kurumsal ve milyonlarca bireysel internet kullan ortaya ç km r. vmesi sürekli artan kullan say , internetin geni kitlelere ula mas sa layan a altyap n da ayn ivmeyle artan bir ekilde geli mesini, h zlanmas , hizmet kalitesinin ve servis çe itlerinin artmas öngörmektedir. Bundan dolay gerek çok büyük, gerekse küçük çapl servis sa lay lar , hem bu h zl büyümeyi destekleyecek, hem de daha güvenilir ve daha farkl la lm hizmetlerin sa lanmas yönünde kullan lar ndan gelen istekleri kar layacak ekilde kendi altyap lar sürekli yeni durumlara adapte etmek zorunda kalmaktad rlar [3].
Yeni nesil uygulamalar kamusal ve bireysel kullan lar n servis sa lay lara olan ba lant lar n bant geni liklerini geni letmeye zorlam , ayn zamanda servis sa lay lar n kendi altyap lar ve omurgalar nda kulland klar protokolleri daha verimli hale getirmelerini gerektirmi tir. Klasik bilgi ak n yan s ra ses ve görüntü ileti imi de günden güne artmaktad r. Bu yeni çoklu ortam uygulamalar n kullan n artmas a kavram geli tirme zorunlulu unda b rakm fakat h z ve bant geni li i aç ndan mevcut yap lar zorlanmaya ba lam r [1].
Kaynak s nt n yan nda Internet kullan lar n ve trafi in her geçen gün artmas , farkl kullan lara ya da trafik çe itlerine uygulanmas gereken farkl s fland rma
2
zorunlulu u ve bu s flara uygulanmas gereken Servis Kalitesi (QoS - Quality of Service) gereklili ini do urmu tur [5].
Bunlar n sonucunda 90'l y llarda ulusal ve kamusal bilgi sistem altyap teknolojileri bütçe için ayr lan ödeneklerde, dünyan n de ik yerlerinde, ülkeye göre de mekle birlikte belli oranlarda art lar kaydedilmi tir. Son zamanlarda özellikle vatanda - e-devlet aras nda ileti im ve kamusal ili kileri ile alakal çe itli veri tabanlar ortaya konularak, internet üzerinden eri im imkanlar artt lm r.
Kamusal alanda yap lan altyap projeleri ve planlamalar geli mekte olan ülkelerde hep yanl anla lm , gerçek altyap yerine sadece günlük, ayl k ve y ll k çözümler içeren projelere yönlenmi lerdir. Ba ka bir de le yap lan yat mlar n nerdeyse % 90 oran na yak 3-5 y l içerisinde at l duruma veya eski teknoloji durumuna dü mü tür [4].
Günümüzde bütün dünyada ekonomik alandaki dar bo azlar sebebiyle masraflar n devlet kurumlar istemsiz bir ekilde bütçelerde tasarrufa yönelmeye ba lam lard r. Tasarrufta ilk ad m olaraktan BT altyap lar nda güncelleme ve yeni teknoloji al mlar araka planda b rakm lard r.
Bir yönde Ulusal BT altyap iyile tirmeyi ve dönü türmeyi amaçlayan projeler, di er yönde parasal engeller olunca; milli bilgi sistem altyap lar kaynaklar nda amaçlara ula may izin vermeyecek olan projeleri bitirmek seçene i yerine, de imin önünü kapamayacak bütçeleri küçültecek tedbirler üzerinde çal lmaktad r. Bu tedbirler
ras yla a da verilen üç a ama ile düzenlenmelidir:
Birle tirme: Bir çok kamu kurum ve kurulu lar kendi kadrosunda olan BT personelinin ba ms z bir altyap kurma faaliyetlerini desteklemi tir. Bu ba ms z altyap lar n sonucu ise ayr lokasyonlarda, ayr sistemlerde, ayr portaller kullan larak hem at l yat m, hem de vatanda n kafas nda kar kl k yaratm r. Altyap da yap lacak olan birle tirme, i yükü ve personel tasarrufu sa layacakt r.
kaynak kullan : letmelerin altyap tesisi esnas nda veya ileri teknik sorunlarla kar la abilece i öngörüsüne dayanan ve kullan n iç kaynak kullan na göre daha ucuz olan kaynaklar n kullan lmas r. Örne in transmisyon altyap nda kullan lacak olan yönlendirme cihazlar üreten birkaç
3
ülke vard r. Milli sermaye ile üretilmesi ve piyasaya sürülmesi y llar ve deneyim gerekece inden çekirdek kaynak kullan nda olmazsa olmazd r.
Payla ma: Kurulu lar n herhangi bir sistem ya da uygulama kullan nda, üretici firmalara ödeyece i lisanslama bedelleri veya sa layaca bilgi depolama hizmetinin birden çok kullan r. Böylelikle birim fiyat ölçütünde, toplu al mlar ve ihaleler vas tas yla gözle görülür bir azalma olacakt r.
Bütün bu maddeler göze al narak kamusal ve gerekti inde sivil birimlere de hizmet verebilecek; hatta kar getiren, kendini amorti edebilen bir devlet yat haline gelebilecek; Emniyetli Ulusal A ve A Altyap Sistemlerinin Birle tirilmesi konusu gündeme gelmi tir. Var olan internet a her ne kadar küresel i odaklar na hizmet verse de; bu milli altyap da ulusal ç karlara hizmet vermek amac yla tasarlanm r.
Yap lan de erlendirme ve ara rmalara bak larak; ülkelerin kendi milli a ve altyap lar kendilerinin kurma iste inin sebepleri; emniyet ile ilgili ihtirazlar , yönetimi elde tutma al kanl , verileri ba ka ülkelerin eline geçmesinden kaynaklanan tepki olarak belirlenmi tir. Bu sebepten dolay tez içinde emniyetli bir altyap ve ulusal güvenlik politikalar gerçekle tirmek için nelerin gerekli oldu u özet halinde verilecektir [3].
Ancak devletler kendi kadrolar nda BT altyap lar sönümleyerek, ihtiyaçlar ortak kaynaklardan sa lamaya ba lad kça; güvenlik, sadelik, h z ve destek hizmetlerinin ivmelenerek yükseldi ini görecektir. Bu durumda kurumlar n BT ihtiyaçlar , uzman kurulu lara devredece i a ikârd r.
Ülkemizde Emniyetli Ulusal A gerçekle tirmek maksad yla ayr lan devlet bütçesinin, normal alarak bir AB ülkesi kadar olmad bilinmektedir. Bu durumda yap labilecek en iyi çözüm, mükerrer yat mlardan artacak bütçelerin bu alana kayd lmas olacakt r.
Bu a yap olu turulurken, sistemin ithal olan cihaz ve parçalar , en iyi güncel donan m ile ihale edilirken, birim say lar azald için asl nda burada da bir tasarruf söz konusu olacakt r.
Bu tez Ulusal A ve buna ba Ulusal Veri Merkezlerinin ülkemizde uygulanabilirli i ve ekonomik alandaki getirileri de erlendirilecektir.
4
Çal man n ikinci bölümünde, 1960’lardan itibaren kullan lan ve günümüzde Türkiye’de telekomünikasyon altyap olu turan fiber temelli optik a lar ve ço ullama teknolojileri incelenecektir.
Üçüncü bölümde di er kamu veri yönetim merkezi kullan m fikirleri de ele al narak son bölümünde tezin bütününü dikkate alan, daha genel bir de erlendirme yap lmaktad r.
Bu tez ile;
Toplumun, BT teknolojileri sayesinde, kamu alanlar ndaki karar alma süreçlerine i tirak etmesi temin edecek sistemlerin güncellenmesi,
Kamu yönetimini, daha saydam ve hesap verecek duruma çekilmesinde destekte bulunulmas ,
Kamusal hizmetlerinin sunulmas nda, BT teknolojilerden oldukça fazla biçimde faydan larak iyi yönetim kurallar n faal hale getirilmesinde katk sa lanmas , BT teknolojilerinin kullanan vatanda say n artt lmas ,
BT teknolojisi kapsam nda bütçe harcamalar küçültmek maksad yla, devletin tekrarl k gösteren veya birle tirilebilecek ilgili yat m projelerinin birle tirilmesi, gözlenmesi, sonuç ç kar lmas ve yat m yapacak kamusal birimler aras nda gereken uyulmaman n yap lmas ,
Ulusal kurulu lar n BT’e olan ihtiyaçlar (veri bar nd rma, payla ma ve gösterimi) uygun bütçelerde kamu veri merkez noktalar ndan sa lamas n mali faydalar ve uygulanabilirli ini ara rmak amaçlanmaktad r.
5
BÖLÜM 2
2.
KAYNAK ARA TIRMASI
2.1. Fiber Optik
2.1.1.Fiber Optik 'e Giri ve Tarihi
Optik haberle me, duman i aretlerinin, kollar n veya bayraklar n sallanmas ve yans tmak için aynalar n kullan lmas kadar eskidir. 1950'lerin sonu 1960'lar n ba nda, bir RF (Radyo Frekans) jeneratörünün optik e de erini sa layan lazerin ke fi, haberle me için optik dalgalar n kullan lma ihtimali üzerinde büyük bir ilgi uyand r [1].
Bilginin bir noktadan di er bir noktaya ula mas , yani haberle me, ço u kez, bir haberle me altyap kapsam nda, verini ta nmas i lemini yapan bir elektromanyetik dalga üstünde verini bildirilmesi ve modülasyonuyla sa lan r. Ayr lm ta , al nacak yerde de ifre (demodüle) yap larak as l bilgi i areti temin edilir [24].
Ta dalga olarak; mm dalgalar, mikrodalgalar, RF dalgalar ve optik frekansl dalgalar kullan labilir. lke olarak, herhangi bir ta n veri gönderme e i frekans yla yükselir. Fakat, x nlar ve daha k sa dalga boylu olan dalgalar parçac k özelli i belirtirler; bu sebeple, frekans ile büyüyen gürültü ile kar ya kal rlar [1].
Bunlardan ba ka, x nlar madde içinde de gücünü azalt rlar ve yüksek uzakl klara iletemezler. Böylelikle yararl frekanslar n en üst limiti belirir veya ihtimal uzun UV (morötesi) alan meydana gelir. Spektrumun dü ük frekans yönünde 1.0 MHz
6
etraf ndaki frekanslar zaten radyo için faydalan r; 1-10 GHz civar ndaki VHF (Very High Frequency) ve UHF (Ultra High Frequency ) bantlar mikrodalga haberle me için kullan r. Bununla beraber, kullan bant geni li i nispeten s rl r. IR (k lalt ) bölge haberle me için iyidir; fakat oda s cakl klar nda siyah cisim mas 10 im'de pik yapar; böylece sistemin tamam so utulmad kça gürültü sorunu büyük ölçüde meydana gelir. Böyle bir a amada, haberle me için en uyguna yak n ta gibi gözlenir ve yak n IR (~1013- 1014 Hz) aras kal r. Lazer, belirtilen frekansta uyumlu bir k kayna r. Artan i , modülasyonu i aret üstüne yüklemenin ve i areti uzun yerlere ta man n yollar aran r [2].
Bir optik haberle me sisteminin ba ca üstünlü ü, zannedildi i gibi bilginin k h yla iletilmesi de il, bant geni li inin yani birim zamanda ta nan bilgi miktar n büyük olmas r. Bir televizyon karesi, ses h ndan 103kat daha büyük kapasite geni li i ister [1].
saca, bilgi ça nda oldu umuzdan, bant geni li i ihtiyac h zl bir ekilde artmaktad r; böylece çok yüksek bit h zlar nda kullan labilen bir iletim sistemine sahip olmak önemlidir. Ayr ca, kullan lan bant geni li i artt kça, sistemin gürültüye ba kl da artar.
2.1.2.Fiber Optik Nedir ?
Fiber, ngilizce bir kelime olup Türkçe kar liftir. Lif her türlü maddeyi olu turan ince ve uzun parçalar, ipliksi yap lard r. Bir iplik içindeki pamuk lifleri, yal m amac yla kullan lan cam lifleri ve kaslar olu turan kas lifleri bu tür malzemelere örnektir [1].
Fiber optik ya da Optik fiber, kendi boyunca içinden n yönlendirebildi i plastik veya cam fiberlerden olu mu bir optik fiberdir.
2.1.3.Fiber Opti in Tarihi Geli imi
Romal lar zaman na kadar geri giden zamanlarda cam, fiberler eklinde çekilmi ti.1840'larda, fizikçi Daniel Collodon ve Jacques Babinet n f skiye göstergeleri için su jetleri boyunca yönlendirilebildiklerini gösterdiler. 1854'de, ngiliz
7
fizikçi John Tyndall n bükülmü bir su ak nt boyunca ilerleyebildi ini gösterdi; dolay yla k i aretinin bükülebilece ini ispatlad [4]. O bunu bir taraf ndaki delikten ar ya su ak tan bir su tank kullanarak yapt . Su delikten akarken, tank n içini bir lamba ile ayd nlatt . Su yere do ru akarken bir k yay su ak nt izledi. 1880'de,William Wheeler bir kaide üzerinde yerle tirilmi bir elektrik ark lambas ndan elde edilen kullanarak ve borularla evin etraf na yönlendirerek evleri ayd nlatan, oldukça yans kaplamayla astarlanm bir k borular sistemini ke fetti. Viyanal doktorlar Roth ve Reuss 1888'de vücudun içini ayd nlatma için bükülmü cam çubuklar kulland lar [2].
Frans z mühendis Henry Saint-Rene yedi y l sonra ilk televizyon denemesinde k görüntülerini k lavuzlama için bükülmü cam çubuklar sistemini tasarlad .1898'de Amerikal David Smith bükülü bir cam çubuk kullanarak bir dental ayd nlat patenti için ba vurdu [7,10].
8
ekil 2.2 I n Su Jetleriyle Yönlendirilmesi
Dielektrik silindirlerde elektromanyetik yay lman n ilk tam bir teorik analizi 1910'da Hondros ve Debye taraf ndan yap lm r [25]. 1920'lerde, John Logie Baird televizyon için görüntüleri ta mak amac yla effaf çubuklar dizisi kullanma fikrinin patentini ald . Clarence W. Hansell ay eyi kopyalama (facsimiles) için yapt . Ancak Heinrich Lamm, 1930'da bir optik fiber demeti ile bir görüntüyü aktaran ilk ki iydi. Onun niyeti vücudun girilmeyen k mlar görebilmekti [2].
1951'de, Holger Moeller cam veya plastik fiberleri effaf dü ük indisli bir malzeme ile yedeklemeyi önerdi i fiber optik görüntülemede Danimarka patenti için ba vurdu; fakat Baird ve Hansell patentleri yüzünden reddedildi [14].
Üç y l sonra, Abraham van Hoel ve Harold H. Hopkins ayr zamanlarda ngiliz dergisi 'Nature'de görüntüleme demetlerini sundular. Van Hell daha sonra fiberler aras ndaki giri im ve kar may (crosstalk) büyük oranda azaltan yelekli fiber sistemini üretti [1].
1961'de, Amerikal Elias Snitzer, özünün sadece tek bir dalga modunu ta yabilece i kadar küçük olaca tek modlu fiberlerin teorik bir tasvirini yay nlad . Snitzer, t bbi uygulamalar için yeterli olan fakat haberle me uygulamalar için zay flatmas çok fazla olan ince bir cam fiberden bir lazer geçirebildi. ngiltere'de Standart Communications Laboratories'den Charles Kao ve George Hockham 1964'de, safs zl klar n azalt lmas yla cam fiberlerde mevcut olan k kayb n önemli oranda azalt labilece ini teorik olarak gösteren bir makale yay nlad lar [23]. Optik fiberlerin
9
optik haberle mede potansiyel üstünlüklerine ra men, 1966'ya kadar bu alanda kullan mlar mümkün görülmedi. Bunun sebebi, o s rada kullan labilen fiberlerin sergiledi i zay flatma binlerce dB/km bölgesindeydi. Bu yüzden sadece çok k sa mesafelere iletim mümkün oldu [1,2].
1970'de Corning Glass Works'deki bilim adamlar taraf ndan, 20 db/km den daha az zay flatmaya sahip tek modlu fiberler yapma amac na ula ld . Bu, silika cam titanyumla katk layarak ba ar ld [26]. 1970'lerde ayr ca, Bell Laboratuvarlar ’ndan Morton Panish ve Izuo Hayashi, Leningrad'daki loffe Physical Institute'deki bir grup ile birlikte, oda s cakl nda sürekli dalgalar yayabilen bir yar iletken diyot lazer gösterimini yapt lar. 1972'de Corning Glass taraf ndan, yüksek silika özlü çok modlu optik fiberlerde yakla k 0,84 p.m'lik bir dalga boyunda 4 dB/km lik minimum kay p elde edildi. 1973'de, Bell Laboratuvarlar , dü ük kay pl optik fiberlerin seri imalat na imkan veren, a effaf cam olu turmak için kimyasal buharlar ve oksijeni tan bir modifiye kimyasal buharla biriktirme prosesi geli tirdiler. Bu proses fiber optik kablo üretimi için hâlâ standart olarak kullan lmaktad r. lk deneysel olmayan fiber-optik hatt 1975'de ngiltere'de Dorsetpolisi taraf ndan kuruldu. ki y l sonra, fiber optikle ilk canl telefon trafi i Kaliforniya Long Beach'de ortaya ç kt . 1976'da NTT ve Fikura Cables'daki Japon ara rmac lar çok dü ük OH muhteval ve 1,3 p.m dalga boyunda yakla k 0,47 dB/km lik minimum kay pl fiber imal ettiler. 1979'da tek modlu fiber için 1,55 p.m de 0,2dB/km lik dü ük bir kayba ula ld [1,2].
Art k 1,3p.m ve 1,55 p.m lik dalga boylar nda s ras yla 0,36 dB/km ve 0,2 dB/km lik ortalama kay p de erleri endüstriyel üretimde rutin olarak elde edilmektedir.
10
2.1.4. Fiber Optik letimi Gerçekle tiren irketler 2.1.4.1.Interoute
Mü terilerle ehir ebekeleri ve yüksek performansl veri merkezleri aras nda toplam 55 bin kilometrelik bir a bulunmaktad r. Avrupa'n n ötesinde bulunan
letmeler de 8 Interoute istasyonu ve trans-k ta denizalt kablolar üzerinden Amerika, Orta Do u, Afrika ve Asya ba lanabilmektedir [6].
2.1.4.2. Jadi Link
JADI LINK k talararas internet, data ve ses iletiminde Singapur, Japonya, Hindistan'dan ba layarak Hint Okyanusu - K ldeniz- Süvey Kanal - Akdeniz güzergah takip eden ve talya, Fransa, spanya ve ngiltere'de sonlanan denizalt fiber
11
optik kablo sistemleriyle ABD'ye ba lanan hatta en önemli ikinci ba lant koridorunu olu turan fiber hatt r [6].
Suriye Telekom (STE- Syrian Telecommunication Establishment) ve Ürdün Telekom (JTG- Jordan Telecom Group) kendi ülke s nda ulusal ana fiber optik omurgalar üzerinde gerekli fiziksel ba lant lar gerçekle tirecek ve projenin hayata geçebilmesi için sistemlerinde 200 Gbps'lik kapasite geni letmesi yap lm r.
2.1.4.3.Superonline
Türkiye Elektrik daresi'nin (TEIA ) at l fiber hatlar n de erlendirilmesi için açt ihaleye kat larak, stanbul-Ankara aras ndaki "fiber optik" kablo hatt n
letmecili ine sahip olmu tur. Kendi fiber omurgas üzerinden Türkiye'de ilk kez ev kullan lar 100 Mbps'a varan h zlarda hizmet veren Fiber nternet kullan ma açm r.2007 y ndan itibaren fiber-optik kablo altyap toplam 22.500 km'dir [6].
Superonline, Türkiye çap nda kurdu u Fiber Optik altyap , Bulgaristan na ula rm ve böylece Türkiye'ye alternatif bir uluslararas transmisyon ebekesi eklemi tir. S rdan gerçekle tirdi i uluslararas internet ve uluslararas kapasite ara ba lant lar ile Frankfurt POP noktas na eri mi tir [10].
12 2.1.4.4.Mednaut lus
MedNautilus, Türkiye'nin ilk özel uluslararas denizalt kablo sisteminin Atina- stanbul ba lant tamamlayarak stanbul'u dünyaya ba lamaktad r. Yüksek kapasite ihtiyac olan operatörlerin, medya irketlerinin yan s ra pek çok farkl kurulu a büyük kolayl k getirmesi hedeflenen 3Tbps'lik (terabit) denizalt kablo a dö emi lerdir [6].
ekil 2.7 MedNautilus Fiber Altyap 2.1.4.5.Tellcom
Tellcom ve Ericsson, 2008 y içerisinde Tellcom'un ilk sualt projesi olan 7 km.'lik zmit Körfezi'nde sualt fiber optik kablo uygulamas gerçekle tirmi tir.
2.1.4.6.Pantel
Pantel, ileri düzey teknolojik ileti im sistemleri ile "Ulusal ve Uluslararas Alternatif Fiber Optik Altyap " hizmetleri sunmaktad r. Telekomünikasyon sektöründe, fiber optik altyap tesisi ile dark fiber, ses, internet, görüntü vb hizmetleri sunan Pantel, haberle me a ba lant sistemi sa lamaktad r. Pantel, ilgili kanun ve yönetmelikler do rultusunda, Bulgaristan (K.Andrevo) -Türkiye (Kap kule) s ndan geçerek,
13
stanbul'a ba lanm ve sadece stanbul içinde yakla k 300 km ehir içi a kurmu tur. Devam nda da stanbul'u Ankara ve zmir ile ba layarak Ring'ini olu turmu tur [6,10].
2.1.4.7.TNAP
Türkiye'nin 7 büyük nternet Servis Sa lay (ISS) Borusan Telekom, Do an Telekom, Global leti im, Grid Telekom, Koç.net, Superonline ve TurkNet bir araya gelerek Türkiye Network Altyap Platforumu'nu (TNAP) kurmu tur.
ekil 2.9 TNAP Topolojisi ekil 2.8 Pantel Birle tirilmi ebeke Haritas
14
TNAP (Türkiye Network Altyap Platformu), nternet Servis Sa lay lar n, aralar ndaki internet trafi ini, kendi kurduklar fiber omurga üzerinden eri im için yedekli ve güvenli bir yol üzerinden ta yarak kaliteyi art rmak ve eri im sürelerini azaltmak amac ile kurulmu tur. TurkNet eri im noktalar (POP) Türkiye genelinde yayg n bir eri im noktas a na sahiptir [6,10].
15
2.2. Optik A lar
2.2.1.Genel Tan m
ki bilgisayar birbirine ba lamakla ba lanan a olu umu günümüzde oldukça yayg nla ve internet ad yla bütün dünyay birbirine ba layacak kadar geni lemi tir. Dünyan n herhangi bir yerinden çok uzak ba ka bir yerine sadece bir telefon hatt kullanarak ba lanmak art k çok kolayla r. nternetin bu kadar kolay ula labilmesi ve bu kadar h zl yay lmas sonucu kullan say n yan s ra daha h zl ve kolay kullan ma yönelik uygulamalar n say artm r. Bu durum ise artan bir bant geni li i ve h z ihtiyac gündeme getirmi tir [32].
Fiber opti in yayg n kullan yla, opti in artan ban geni li i ve h z ihtiyac kar layabilecek potansiyeli hat rlanm ve bilgisayar a lar geli imini bu do rultuda sürdürmü tür [32]. ki sabit nokta aras ndaki optik ortam üzerinden verinin iletilmesi için geli tirilmi bulunan e zamanl optik a (SONET) linkleri ile yayg nla an fiber optik ileti im, daha sonra hücre ad verilen küçük boyutlu (53 bayt) paketler arac yla bilginin iletildi i e zamans z aktar m kipi (ATM) servislerini de destekler duruma getirilmi ve internet trafi i ya da daha s k kullan lan ekliyle internet protokolü (IP), ATM, SONET katmanlar n biri veya birle imi üzerinde ta r hale getirilmi tir.
16
Optik a lar ileti im ortam olarak optik fiberleri kullan rlar ve fiberin benzersiz özelliklerinden yararlanmak için tasarlanm lard r. Tek bir fiberin bant geni li i yakla k olarak 50 Tb/s'dir, bu kapasite daha dar bant ya da kanallara bölünerek ve bu kanallar e zamanl çal larak kullan labilir. Bu, her kanal n farkl bir dalgaboyunda çal ti ve elektronik parçalar n yaln zca bir dalgaboyu kanal n istendi i gibi seçilebilen bit h nda (40 Gb/s'e kadar) çal abildi i, dalgaboyu bölmeli ço ullama (WDM) ile gerçeklenebilir [2].
nternet Protokolü yak nsama katman olmas yla performans na ve WDM'in bant kapasitesi aç ndan dolu fiziksel tabaka olmas sayesinde, IP/WDM mimarisininde ba ar bir birle imi olaca oldukça kan ksanm r. Bu durumda güçlük; yanyasyonu ve referans yönetimiyle alakal olan k yolu yönlendirme, tekrar düzenlenebirlik, durumunda imkan verme, görüntüleme gibi ileti im istenen durumlar sonuçland rarak, iki tabakan n da birle tirilmesini sa layan, ak ll bir denetleme ortam tasarlamakt r [21,23].
Optik a lar için ileriye dönük bak aç iki a amaya ayr r: Devre anahtarlama ve paket anahtarlama. Paket anahtarlama altyap halen çok yeni bir amadad r ve çe itli teknik sorunlar sebebiyle, ço u yat mc ve ilgililer taraf ndan ufuktaki bir denizde bir küçük ihtimal gibi dü ünülmektedir. Devre anahtarlama biza daha yak n dünyan n optik a lar ayarlama maksad yla temel bir bak aç olarak de erlendirilmektedir [2,28].
Optik altyap WDM a n büyük bir getirisi dalga boyu yönlendirmedir. Dalgaboyu yönlendirme ile çal an WDM a lar , var ve kaynak dü ümü birer fiber ile direkt alakal olmasa dahi, optik fiber ve ara dü ümdeki optik anahtar arac ile hat boyunca optik iletim yollar elde eder. Bu bahsedilen optik yolar ( k kanallar ) fiziksel biçimde k kanal n üstünden yönlendirildi i aradaki dü ümde ek i lemi iptal eder. Bir k kanal n düzenlenmesi ile iki dü üm bulundu u durum olarak yan yana ekilde durur. Bunlara ek olarak, derecelendirebilme ve mali endi eler sebebiyle, her dü üm ikilisi için bir k kanal olu turmak olas de ildir. Bu sayede, ak n bir k sm n, eri ene kadar bir k yolundan di erine, ara dü ümlerde elektronik olarak yönlendirilmesi gerekebilir; bu yakla ma çok s çramal olarak adland r. I k
17
yollar n ayr ayr kurulmas i lemi, aç kça görülece i gibi birbirlerine ba r, çünkü bir k yolu do rudan ba lad iki uç dü üm aras ndaki tek hop trafi in yan s ra çok hoplu trafik de ta yabilir. Bu nedenle, k yolu topolojisinin (sanal topoloji) tasar , verilen bir trafik iste ine göre a kaynaklar n kullan ve a performans kusursuzla rmay amaçlayan bütün bir sorundur [22,27].
Öteki yandan, a üzerindeki noktalar aras ndaki trafi in h zamanla görünen ekilde dalgalan r. A kaynaklan belirlenmi bir yo unluk matrisine hizmet edecek biçimde ekillendirilebilir; fakat yo unluk matrisi zamanla de ime
ramaktad r. Bu sebeple, sanal olan topolojide farkl la an yo unlu a ayak uydurmak için ekillendirilmelidir. Optik anahtar n de ken durumu, k saca dalga boyunun herhangi bir giri teki fiberden herhangi bir ç taki fibere de ken olarak anahtarlama kapasitesi optik kanalda böyle bir de ime imkân sa lar. Bu durum sanal topolojinin tekrar ayarlanmas olarak ortaya ç kar. Tekrar ayarlanmas sorunu tan mdan anla laca gibi sanal topolojinin tasar sorununu da kapsamaktad r. Bu yüzden birçok derecelendirmeyi kapsayan bir kusursuzla rma sorunudur ve sanal topoloji tasar na
t bir ekilde online bir çözüme kavu turmas gerekir [22,27].
WDM a lar nda tasar m, yönlendirme, kaynak ay rma ve tekrar ayarlama problemlerim çözmek için birçok algoritma mevcuttur [2]. Genel bir de le, tekrar ayarlanma alan ndaki ara rmalar, ayarlama hükmünün aniden verildi inin, bir durumla ate lendi inin ve bunlar n sonucu olarak da sanal topoloji tadilat n kesintili bir süreç oldu u kan na dayanmaktad r. Bu bak ta trafik matrisi için tasarlanm bir V sanal topolojisi, trafik T2 matrisine de ene kadar ayn kal r, bu yeni matris yeni bir V2 sanal topolojisinin tasarlanmas tetikler [50]. Di er yandan, önceki çal malar uygun bir tetikleme mekanizmas , yani bir omurga a nda sanal topolojinin konfigürasyonu karar n ne zaman ve nas l verilece ine ili kin bir yöntem geli tirme yetersiz kalm r. Bu iki a amal yakla mda bir di er problem ise, gelecekteki trafi in bilindi inin varsay lmas r. Uygulamada, elastik bir ayarlama sistemi de ken yo unlukla, ilerideki yo unluk beklenen yo unluk matrisinden çok de ik bile olsa, üstesinden gelebilmelidir. Bütün bunlara ekleyecek olursak, tekrar ayarlama bir sorun alg land ndan, tavsiye edilen çözümlerin bütünü yerel ara rma fikri olmas na
18
ra men, daha s rl ve orta ölçekli a lar için kullan labilir. Daha büyük a lar için, optik katman n online ayarlanmas çözecek, etkin ve basit algoritmalara ihtiyaç vard r [12].
Büyük ve mevcut a larda yap lm ara rmalar, noktalar aras ndaki yo unlu un zamanla görünen bir ekilde de ime u rad ispatlamaktad r. Yo unlu un en fazla oldu u durumdaki h z ile en az oldu u durumdaki h n de ikli i genel olarak çok farkl k gösterir. Bu sebeple, tekrar ayarlama bant kapasitesinin tasarruflu harcanmas bak ndan çok yararl olabilecektir. Tekrar ayarlama sebebi olan uzun zamanl de ikliklerde, noktalar aras ndaki yo unluk miktar devaml ve yava bir ekilde de ir. Bu yüzden, topolojiyi yumu ak bir biçimde de tiren bir sanal topoloji tekrar ayarlama mekanizmas , bu tür bir trafik davran olan omurga a lar nda yararl olabilir [9].
De ken yo unluk alt ndaki WDM a lar nda sanal topolojiyi tekrar ayarlama için tavsiye edilen bak aç sanal topoloji ayarlama olarak adland lm r. Bu a amada, sorun önceleri benimsenmi iki a amal tekrar ayarlamadan farkl olan ba ka bir yakla mla tan mlanm r. Bu tan mlama tekrar ayarlamay izleme ve ayarlamalar n aral ks z bir a amas olarak dü ünmektedir. Bu yakla m yo unluk olas klar ve önemli ate leme kararlar na olan ihtiyac tamamen kald rmakta, ayn
ekilde h z sa lamaktad r [2,22].
Bu bak aç sanal topolojide minik de imlerin mümkün oldu u devaml gözleme-ayarlama döngüsünden meydana gelmektedir. Bütün k güzergâh ndaki yo unluk devaml bir ekilde izlenmekte ve bir de im ihtiyaç duyuldu unda sanal topolojiye ba ka bir k yolu eklenmekte ya da burada olan bir k yolu ç kar lmaktad r [7]. Uyumlamas , sistem performans nda büyük bir ini e geçmesini beklemek ve daha sonra bütün sanal topolojiyi ile oynanarak yerine ba ka uyumland rmalar n devaml yürütüldü ü bir sistem bütünüdür.
Sorunun bu yönden aç klanmas yla hedef yo unlu un oranlanabildi i, önemli ba lang ç fikirleri ve kompleks tekrar ayarlama algoritmalar ndan ortaya ç kan gecikme problemlerinin aç a kavu turulmas na imkan vermektir. Ana amaç gerçek omurga a lar için sade olan bir yönlendirme ortaya ç karmakt r [9].
19
Yeni uyarlama yönteminin temeli sanal topolojiye gerekti i zaman basit ayarlamalar uygulamakt r. A trafi i üzerinde yap lan periyodik ölçümler k yollar n yükleri hakk nda bilgi sa lamaktad r. Bu bilgi ayarlaman n gerekli olup olmad na karar vermek için kullan r [21]. Temel olarak, bir s kl a rastland nda, yani bir k yolunun yükü tehlikeli biçimde yükseldi inde yeni bir k yolu eklenmekte, bir k yolu etkin olarak kullan lm yorsa yani yükü çok dü ükse o k yolu kald lmaktad r. Böylece, bu yöntem k yollama trafik yükünü uygun ekilde da tmaya ve yük dengesi bozuldukça dü ümler aras ndaki ba düzenlemeye çal maktad r. I k yolu kullan n etkinli ini saptamak için iki sistem parametresi tan mlanm r: Yüksek
ik WH ve alçak e ik WL. I k yollar ndaki trafik yükleri, tipik olarak birkaç yüz saniye uzunlukta olan her gözlem aral sonunda ölçülür. Bir gözlem aral sonunda bir ya da daha fazla k yolunun yükü VF'dan büyükse yükü azaltmak için yeni bir k yolu kurulur. Bir k yolundaki yük WVnin alt na dü tü ünde bu yol bir ko ula ba olarak kald r: Söz konusu k yolunu kullanan trafi in yönlendirilece i ba ka bir yolun bulunmas r [3,4].
Tavsiye edilen bir yakla m servis sa lay taraf ndan sanal topolojisinin idame masraf , yaln zca bütün anlam yla gerekli gördü ü miktarda k yolunu kiraya vererek, minimuma dü ürmek için kullan labilir. Daha önce yap lan tekrar ayarlama ve sanal topoloji tasar çal malar , ço unlukla sanal topolojideki k yolu say maksimize etmektedir [20]. Bu yöntemlerin amac en fazla miktarda trafik ta yabilmek maksad yla imkân olan bütün a kaynaklan n kullanmakt r. Di er taraftan fiber altyap servis sa lay n bünyesinde olmaz ise, bu a amada servis sa lay k yollar kiralamal r. te bu daha çok tercih edilen bir i model ve prensibidir, bu sebeple topoloji tasar m ve tekrar ayarlama tarzlar tasarrufu sonuçlar sa lamas na ihtiyaç duyulmaktad r. Yeni uyumlama yöntemi bu aç dan da yenilik sa lamaktad r, çünkü yaln zca ihtiyaç olan k yollar canl tutmaktad r. Yeni uyarlama yöntemi önceki yöntemlerle k yasland nda i lem karma kl aç ndan çok sadedir. Bir tekrar ayarlama tarz için sadelik ölümcül bir de ere sahip olur çünkü a amalar n online yürütülmesi mecburdur [5].
Bu uyumlama yöntem ve tarz daha önce biçimsel olarak bir kar k tamsay lineer uygulama (M.I.L.P.) piyasaya ç kar lm r. Bu M.I.L.P. formül
20
emati i çözümlenerek yeni uyumlama fikirlerinin performans önceki bir tekrar ayarlama fikirleri (optimum ayarlama) ile k yaslanm r. Bu k yaslaman n sonuçlar , uyumlama tarzlar n topolojiyi optimum ayarlar na k yasla daha dü ük k yolu de ikli i yaparak uyarlayabildi im göstermektedir [24,31].
Geni a larda, tekrar ayarlama için optimum sonucu amaçlayan formül ematiklerini aç a kavu turmak büyük olas kla imkans zd r, bu sebeple sezgiye dayanarak (heuristik) tarzlara ihtiyaç vard r. Bu yüzden, daha sonra ilerleyen süreçte, tavsiye edilen sanal topoloji uyumlama biçimi için sezgiye dayal bir algoritma benimsenmi tir [49]. Uyumlama yönteminin olura bilirli ini de erlendirmek ve de ik sistem sabitlerinin sonucunu ortaya ç karmak için benzetim deneyleri yap lm r. Uyarlama yönteminin de ik yönlerini ortaya ç karmak için, ard k uyarlama ad mlar aras ndaki ortalama süre, trafik a rl kl ortalama hop uzakl , sanal topolojideki k yolu say ve [WL, WH] aral olarak tan mlanan denge bölgesinde yüklerin yüzdesi gibi çe itli ba ar m ölçütleri uygulanm r. Bu ölçütler arac yla sistem parametrelerim, yani yüksek e ik, alçak e ik ve gözlem aral n uzunlu unu de tirmenin etkileri incelenmi tir. Bu deneyler, algoritman n yük de imlerine beklendi i gibi tepki verdi ini ve iki ana sistem parametresi yüksek ve alçak e iklerin, önerilen uyarlama yönteminin çal mas ayarlamada etkin olarak kullan labilece ini göstermi tir [2].
kinci bir katk olarak bu tez CATZ (Capacity Allocation with Time Zones) ad verilen bir bant geni li i uyarlama yöntemi önermektedir. Bu yöntem dünya çap nda bir WDM omurga a m ekonomik bir ekilde i letebilmek için günlük trafik dalgalanmalar ve zaman dilimi temelli trafik kaymalar ndan yararlanmaktad r. Bu yöntemde ana varsay m yak n gelecekte bant geni li i pazarlar n hizmet sa lay lara
zl online bant kapasitesi vermeye müsaade verece idir. Bu noktada, bir IPWDM ndaki tekrar ayarlama sorunu, geli en bir bant kapasitesi pazarlar ve bant kapasitesi kiralama a amas ndaki çe itli hizmet sunumlar ile meydana ç kan ilk zorluklar n alt nda, bir ISP'nin bak aç ndan ara lmaktad r [7,9].
Sanal topoloji tasar üzerindeki önceki çal malar k yolu ba n yüksek yo unlukta trafik ta yabilmesi amac yla I.P. trafi ini orant biçimde
21
yönlendirme problemine yo unla maktad r. Bu ara rmalar bir k kanal için dura an bir bant geni li i öngörmekte ve dalga boyu alt bant geni liklerini göz önüne almamaktad r [19]. Bunlar ayr ca ISP'nin amac , yani a masraf en aza dü ürerek büyük getiriler elde etmek ile de z tla maktad r; çünkü elveri li ve tasarruflu bir çal an k yolu toplulu u yerine olas bir çok say da k yolu kurmaya çal maktad rlar. A uyarlama çal malar tasar m çal malar na bu her iki konuda da benzerlik gösterirler ve bu tip çal malar n gelecekteki gerçek a lara uygulanmalar zordur [26].
D3 trafi i oldukça de kendir, fakat bir ana omurga a nda, yo unlu un art arda gelmesine dayan larak, bu de kenlik yava lar ve orant bir ekle sahibi olarak güne göre bir ekil çizer. WDM çözümü ile bu getirilerden faydalan labilir, çünkü optik dalga boyu yönlendirmeli WDM a lar anahtarlar ekillendirerek a topolojisini (bant kapasitesi) belirleyebilen yumu ak bir altyap sunmaktad r. Öteki taraftan, dünya çap nda bir büyük a n yo unluk yap irdelendi inde, dinamikli in de ik bir taraf sezinlenebilir: yo unluk zaman n dilimine göre de ir. ki nokta aras ndaki karakteristik bir yo unluk resmi, tepenin gün ortas civar nda oldu u ve vadinin sabah n erken saatlerine rastlad (örnek 04.00) sinüzoidal bir ekil takip eder. Dünyan n birçok yerlerinde farkl zaman diliminde bulundu u için her nokta bulundu u yerin zaman dilimine göre dinamik bir yo unluk yarat r [37]. Bu olu an yeni de ken durum de erlendirildi inde a n bant kapasitesi masraf sanal topolojinin tasar m a amas nda bile azalt labilir [18]. C.A.T.Z. yöntemi üzerinde yollar üzerinden giden yo unluk ölçüsünü belirlemek maksad yla süreli olarak izlenir ve yollar n sonraki zaman aral ndaki bant kapasiteleri bu yüklere göre s rlan r. Bu usul ile yol geni liklerinin varyasyonuna müsaade edilmektedir, çünkü alttaki ileti im düzeni, optik anahtarlar ve evrensel ta lar n online bant kapasitesi hizmeti verdi ini varsay lmaktad r. Bant kapasitesi pazarlar OC.192, OC.48, OC.12, OC.3 boyutlar nda optik kanallar sa layabildiklerinden kanal kapasitelerinde ad m art rma ve azaltma miktarlar OC-l'in katlan olabilir, yeterli say da al ve verici sa land durumda noktalar aras paralel yolarda olu turulabilir [2,3].
2.2.2. Fotonik Paket Anahtarlama
letimin optik ortama ta nmas na ra men anahtarlaman n elektronik ortamda yap lmas ve a dü ümlerinde elektronik anahtarlaman n yeterince h zl
22
olamamas ndan do an darbo az, dü üm yap lar n optik elemanlarca olu turulmas ile lmaya çal lmaktad r [17]. Bu a amada internetin paket temelli yap na ba olarak fotonik paket anahtarlama, optik a yap n olu umunda kullan lan önemli uygulama alanlar ndan biri olarak görünmektedir. Fotonik paket anahtarlama ile a katman ndaki internet protokolü ba n paketten ayr p, i lenmesi ve paketin bu bilgiye göre yönlendirilmesi h zl bir ekilde gerçekle mektedir [32].
Ba lang çta fotonik paket anahtarlama teknikleri ve optik iletim tek dalgaboyunda daha h zl ve verimli bir ileti imi sa lamak için yap lmaktayken, çal malar bir tek fiberin birden çok dalgaboyunu ta yabildi inin fark na var lmas sonucu olu turulan dalgaboyu bölü ümlü ço ullama (WDM) tekni i ile geli tirilmi , optik ekle-ç kart ço ullay lar (OADM), optik çapraz ba lay lar n (OXC) yan s ra optik anahtarlar ve yönlendiriciler bu tekni in üzerine tasarlan r olmu lard r [29].
lk ba ta tek fiberde 8 olan dalgaboyu çe itlili i, yo un dalga boyu bölü ümlü ço ullama (DWDM) tekni i ile birkaç yüz seviyesine ç km r. Örne in, Lucent Teknoloji'nin geli tirdi i WaveStar Lambda Router yönlendiricisi, bir dizi mikroskobik aynan n optik i aretleri yönlendirdi i mikro-elektromekanik sistem (MEMS) teknolojisi kullan larak gerçekle tirilmi ve 256 kanal desteklemektedir. Bu yap n temelini olu turan tek katman üzerine yönlendirmek için yerle tirilmi elektrik kontrollü mikroskobik aynalar n çal ma yap gösterilmi tir. Ancak kullan lan dalga boyu kanallar ve bu kanallar aras giri imin ortaya ç kmamas için gerekli frekans aral önemli bir s rlama olu turmaktad r. Bu s rlamalar uluslararas ileti im birli i (ITU) taraf ndan standarda ba lanm , dalga boylar , 193,100 THz (1552,524 nm) frekans merkez al narak yerle tirilmi ve kanallar aras bo luk da ITU-T G.692'ye göre 100 GHz (0,8 nm) olarak önerilmi tir [32].
23
Kullan lan dalga boyu say n art ve standartla man n sa lanmas ile Gb/s h zlar nda çal an sistemler geli tirilmi tir. Bunlardan 10 Gb/s h nda olanlar piyasaya sürülmü ve kullan lmakta, 40 Gb/s h ndaki sistemler ise henüz test
amas nda bulunmaktad r. Daha h zl sistemler üzerinde ara rmalar da devam etmektedir. Ancak önemli olan geli me, internet protokolünün dalga boyu bölü ümlü ço ullama kanallar üzerinden iletilmeye ba lanmas ve çok katmanl ileti imin sadece IP ve optik katmanlar n olu turdu u iki katmanl yap ya indirilmi olmas r. Bu
ekilde veri ba lant katman ile a katman yap birle tirilmi , anahtarlama ve yönlendirme i lemleri tek katmanda bir araya getirilmi olmaktad r [38,41].
Optik ekle-ç kart çoklay lar ve optik çapraz ba lay lar gibi elemanlardan olu an yo un dalga boyu bölü ümlü ço ullama yap bilindi i üzere devre temellidir. Kanallar ve bu kanallardan gönderilen verilerin yolu belirlidir. Buna kar n IP paket temelli bir yap ya sahiptir ve iletim yolu daha önceden belirlenmi de ildir [16]. Her bir yönlendirici kendisine gelen IP paketlerini RIP veya OSPF gibi iç a geçidi protokolleri ya da BGP gibi d a geçidi protokolü arac yla de erlendirir, bu a amada olu turdu u yönlendirme tablosu bilgileri ile de yönlendirmeyi gerçekle tirir. Elektronik ortamda bu tablo rasgele eri imli bellekte (RAM) saklan r ve güncellenirken, optik ortamda bu eleman n bulunmamas ndan dolay fotonik paket anahtarlamada fiberlerle geciktirici hatlar olu turularak farkl tamponlama yöntemleri kullan lmaktad r. Veri paketlerinin içeri i hakk nda bilgi veren ba n paketten ayr p, i lenmesi ve paketin bu bilgiye göre yönlendirilmesinin optik ortamda gerçekle mesi fotonik paket anahtarlaman n konusudur ve bu amaç için kullan lan yöntemler sayesinde fotonik paket anahtarlama bize yüksek h n yan s ra, veri h ve biçiminde saydaml k sa lamaktad r [13,32].
Bu zamana kadar birçok fotonik paket anahtarlama sistemi önerilmi ve gerçekle tirilmi tir. Bunlardan ATMOS, KEOPS ve WASPNET çal malar içinde gerçekle tirilenler örnek olarak gösterilebilir [6,7,8]. Ancak bu yakla mlar n hepsinde optik fiberin iletim h na göre daha yava olan elektronik ba k i leme yöntemleri kullan lmaktad r. Bu yöntemler saydam iletimi etkilemeseler de çok fazla miktardaki trafi in anahtarlamas nda opti in sahip oldu u geni potansiyeli s rlarlar. Bu nedenle optik ba k i lemenin kullan ld ve tüm-optik yönlendirme ve tüm-optik a yap olu turma amac yla ara rmalar devam etmektedir [48].
24
Bu yöndeki çal malardan biri olarak, genel bir fotonik paket anahtarlama emas üzerinde yönlendirme yapmak amac yla fiber Bragg zgaralar kullanmay önermi tik [9]. Bu çal mada, ba optic olarak i leme amac esas alarak, fiber Bragg zgaralar arac yla iletim yönünü de tirmek üzere bir fotonik anahtarlama modeli tasarlanm ve bu modelin yönlendirmeyi gerçekle tirdi i, VPI firmas n özel benzetim yaz ile gösterilmi tir [32].
2.2.3. Etiket Anahtarlama
Tüm-optik a yap kurulmaya çal rken, e sürede internet protokol yap lar geli tirmek için çal malar da devam etmektedir. u anda kullan lmakta olan internet protokolünün dördüncü versiyonu (IPv4) yerine daha çok adres kapasitesine, daha iyi hizmet kalitesine (QoS) ve güvenlik özelliklerine sahip alt nc versiyonu (IPv6) üzerine çal malar devam etmektedir. Ayn zamanda u anda kullan lmakta olan IPv4'ü daha etkinle tirmek yönünde çal malar da sürmektedir. Bunlardan en son ve de önemli olan çoklu-protokol etiket anahtarlama (MPLS) üzerinedir [30].
IP'ye ba lant merkezli yap n özelliklerini getiren çoklu-protokol etiket anahtarlama, internete standart koyan bir grup olan IETF taraf ndan IP a lar n kontrol edilebilirli i, verimlili i, güvenirli i ve dolay yla yarar artt rmak amac yla geli tirildi[32]. Esas olarak IP paket ba n daha k sa bir ekilde ifade edilerek yönlendirilmede kullan lmas amac güder [15]. Bu k sa ifade etiket olarak adland r ve paket ba n ta hedef adres bilgisine göre yönlendirilmesinde oldu u gibi
25
paketler bu etiketlere göre yönlendirilir. Bu yönlendirmede etiketler atand klar yönlendirme e de erlik s (FEC) ifade ederler ve yönlendirme etiket anahtarlama yollar (LSP) üzerinden etiket anahtarlama yönlendiriciler (LSR) taraf ndan gerçekle tirilir.
Çoklu-protokol etiket anahtarlama üzerine yap lan son çal malar ile veri ba lant katman ile a katman aras nda bu iki katman birle tiren bir kontrol katman yap yarat lmaktad r. Bu katman ile iletiler farkl ba lant yap lar na göre ya da farkl iletim amaçlar na göre grupland lmakta, bu amaçla kullan lan etiketlerin birbirleriyle yer de tirmesi, iç içe geçmesi veya y nla mas gibi teknikler sayesinde yönlendirme basitle mektedir. Bu basitle me, var olan i aret ve yönlendirme protokollerine baz eklemeler gerektirmekle beraber, trafik yönetiminde kolayl klar sa lamaktad r[32].
Gelen sinyalin dalgaboyu etiket olarak kullan ld nda genelle tirilmi çoklu-protokol etiket anahtarlama (GMPLS) da denilen çoklu-protokol lambda anahtarlama (MPXS) ortaya ç kmaktad r. Çoklu-protokol lambda anahtarlama, çoklu-protokol etiket anahtarlaman n getirdi i avantajlarla, IP paketlerinin optik dü ümlerden olu an optik a lar ile iletilmesidir. Bu amaçla optik çapraz ba lay lar ve optik
ekle-kart çoklay lar gibi elemanlar n olu turdu u dü üm noktalar aras nda k yollar kurularak olu turulacak kanallar ile yönlendirme sa lanmaktad r. Bu amaçla olu turulan protokole etiket da m protokolü (LDP) ad verilmektedir ve ba lant sa lama ve hata yal için kullan lan ba lant yönetim protokolü (LMP) ile birlikte genelle tirilmi çoklu-protokol etiket anahtarlaman n gerçekle mesinde önemli rol oynarlar [12,13].
Son de erlendirmelerde ise iki temel yöntem üzerine yo unla r. Bunlardan biri optik çapraz ba lay lar, optik ekle-ç kart çoklay lar n kullan ld , dalga boylar n çoklanarak kullan lmas na dayal dalgaboyu bölü ümlü ço ullama (WDM) tabanl çoklu-protokol lambda anahtarlama (MPXS), di eri de fotonik paket (etiket) anahtarlama tekniklerine (yan ta çoklama, zaman-dalgaboyu haritalama) dayanan çoklu-protokol etiket anahtarlama (MPLS) tabanl optik kod etiket anahtarlamad r (OC-MPLS) [13]. Her iki yöntem de IP-optik bütünle mesini gerçeklemeyi amaç edinmi ve her iki yakla n da çözülmesi gereken sorunlar üzerinde çal malar sürdürülmektedir [31].
26
2.3. DWDM ve Optik Anahtarlama
2.3.1.Yo un Dalga Boyunu Bölerek Ço ullama (DWDM)
Yo un Dalga Boyunu Bölerek Ço ullama olarak dilimize çevirebilece imiz DWDM verilerin gönderilmesinde, n dalga boylar kullanan bir fiber-optik iletim tekni idir. DWDM temelde optik çoklama sistemlerinden biridir. Optik çoklama teknolojisinin temeli ise; farkl dalga boyuna sahip lazer k kaynaklar n bir birle tirici ile fiber damar na aktar lmas ve bunlar n iletilmesine dayanmaktad r. Eri im noktalar nda ise dalga boylar birbirinden ay ran filtreler yard ile her bir dalga boyuna ait olan k ayr larak optik elektriksel dönü üm yap r. Sonuçta n ta makta oldu u bilgi yeniden üretilerek kullan ya sunulur Bu teknikte veriler, bit katarlar eklinde paralel, karakter katarlar eklinde de seri biçimde gönderilebilir. DWDM bir optik a n en önemli bile enlerinden biridir. Bu a yap kullanarak e-posta, görüntü, çoklu ortam uygulamalar , veri ve di er güncel yap lar kullan labilir hale gelir.
2.3.2.DWDM' in Geli imi
DWDM sistemleri üzerinde çal an, optik iletim cihazlar daha iyi anlayabilmek için, önce optik iletimin geçmi ine bakmakta fayda vard r. Önceleri a kullan lar n istekleri, kesin say larla hesaplanm , bant geni li i ve bunun bir sonucu olan ula mla sa lanabiliyordu. Günümüzde kullan lan yo un internet ortam nda ise, bu istekler çok daha büyük boyutlara ula r [14]. Bir milyon farkl kullan n bir web sitesindeki herhangi bir videoyu görmek istedikleri dü ünüldü ünde, bugünün video uygulamalar nda kullan lan teknikleri de göze al p, a iletim h n terabitler mertebesinde olmas gerekti ini söylemek hiç de yanl olmaz. Ayr ca elde edilen bu
zlarda yirmi milyon, çift yönlü telefon konu mas n e güdümlü olarak yap labilme imkân vard r. Bu nedenlerden dolay , gelecekte a kullan ndaki geli meleri kestirebilmek oldukça zordur. Yap lan çe itli ara rmalar, bir önceki seneden bu seneye geçerken a kapasitesinin 7 kat artt göstermektedir Bu bilgilerden yola ç ld nda, DWDM'in getirileri ve kullan lma nedenleri daha da anla r hale gelir [47].
27
Optik ortam iletimi, ba lang çta TDM ile fiber kapasitesinin küçük zaman dilimlerine bölünmesi ile art lm r. Daha sonra SONET ile 10 Gb/s'den 40 Gb/s'ye geçi mümkün hale gelmi tir. Ancak TDM ile yak n gelecekteki teknolojilerin uyum sorunu olaca ön görüldü ünden DWDM sistemleri daha da önem kazanm r [2,3].
TDM yöntemi, otoban n tek eridini kullanan bir trafik yönetimi gibi dü ünülebilir. Bu tek yöndeki trafik ak denetleyip h zland racak ko ul, erit içindeki hareketin h zlanmas , yeni zaman payla n küçük aral klarla yap lmas n sa lanmas r.[22,27].
ekil 2.13 Optik sistemler ve geli imi
er otobanda DWDM trafik yöntemi kullan yor ise TDM' in kullanamad di er eritler de trafi e aç lm demektir. Ancak burada en önemli nokta DWDM' in getirdi i trafik ak nda, biçimin hiç önemli olmay r. Yani kullan lan erit içinde, düzenlemeler yap lsa da, tüm otoban bünyesinde birden çok farkl yap , uyum içinde ta ma yapabilir [47].
28
Buna en uygun örnek TDM yapan eridin içindeki uygulamaya k yasla, DWDM içinde bir kamyon ATM ta rken bir kamyon SONET ta yabilir ve daha da ötesi bir di er kamyon da IP ta mac yapabilir. DWDM yüksek kapasite nedeni ile
kan kl n olu tu u bölgeler için çok iyi bir çözümdür [32].
ekil 2.14 TDM ve DWDM kar la rmas
DWDM uzun mesafeli a yap lar nda maddi aç dan da büyük yararlar sa lar. Sistemde optik i aret güçlendiricileri, gelen i aretleri elektriksel i aretlere dönü türmeden çal klar için, donan m karma as azal r ve karl k artar. Çok fazla bant geni li i ihtiyac olan a lar için uygun olan bir sistemdir. Ancak DWDM'in gerektirdi i ön ko ullar da yok de ildir. Öncelikle bir DWDM sistemi en ba ndan itibaren ölçeklenebilir olmal r [2,3].
Asl nda kullan lar, optik a katmanlar ile di er var olan a lar n kullan ld teknolojileri, tek bir fiziksel alt yap da birle tirmek isterler [13]. DWDM sistemleri biçimden ba ms z olmalar ile e zamanl ve e zamanl olmayan farkl olas klar ayn fiber üstünde ayn anda ta yabilecek özeliklere sahiptir. E er bir ta ATM ve SONET a n her ikisinde birden çal abiliyorsa, DWDM a üstünde
29
ta nabilmesi için çoklanmas gerekmez. te bu özelli i nedeni ile DWDM teknolojinin önemli bir a amas olarak anla lmal r [12].
2.3.3.WDM ve TDM Kar la rmas
WDM, TDM'den tamamen farkl bir yöntem kullanarak fiziksel ortam n yani fiberin ta ma kapasitesini artt r. WDM, gelen optik sinyalleri bilinen bir frekans band içinde n belirli frekanslar na di er bir deyi le dalga boylar na atar. Her kanal de ik frekanslarla iletildi i ve n farkl renkleri bulundu undan dolay bu kanallar daha sonra gök ku eklinde görülür. Bir WDM sisteminde dalga boylar ndan her biri fiber içine yerle tirilir ve sinyaller al m noktas nda toplan r. Sonuçta olu an kapasite TDM'deki geni sinyallerin bir kümesidir. Ancak WDM her giri sinyalini di erinden ba ms z bir ekilde ta r. Bu her kanal n kendine ait bir bant geni li ine sahip oldu u, tüm sinyallerin ayni zamanda ula anlam na gelmektedir [49].
WDM ile DWDM aras ndaki temel farkl k, DWDM de dalga boylar n WDM'den daha yak n olmas r. Bu nedenle de daha fazla ta ma kapasitesine sahiptir. DWDM ve WDM çoklu k dalgalar farkl frekansta ta mak için tek-durumlu fiber kullan rlar. TDM, senkron ve asenkron sinyalleri al r ve bunlar fiber üzerinden ve tek bir dalga boyunda iletim için daha yüksek bir bit oran nda çoklar. Kaynak sinyallerinin elektrikten opti e çoklanmadan önce, yine opti e dönü türülmesi gerekebilir. DWDM ise çoklu sinyalleri al r, bunlar ayr ayr dalga boylar ekline getirir ve bu dalga boylar tek bir fiber üzerinden çoklar. TDM ile DWDM aras ndaki di er bir farkl kta DWDM'in ortak bir sinyal biçimi kullanmadan çoklu protokolleri ta yabilmesidir.
30
Optik a larda ta sistem olarak DWDM sistemi kullan r [41]. Bir DWDM sisteminin en önemli yap ta lar ;
• Göndericiler (transmitters), (I k verici, E/O dönü türücü) Elektrik sinyalini optik sinyale dönü türen aktif devre eleman r.
• Al lar (receivers), (I k al , O/E dönü türücü).
Optik sinyali elektrik sinyaline dönü türen aktif devre eleman r.
• Erbium Katk Fiber Yükselteci.(EDFA ),(Erbium-doped fiber Amplifiers). Optik sinyalleri kuvvetlendirilmesi amac ile iç yüzeyi erbium ile katk lanm fiber.
• DBFA (Silica Erbium fiber-based Dual-band fiber amplifier) ki alt bant yükselticisine sahip ayg tlar.
• Optik Ço ullay lar (OÇo ) (Optical multiplexers; MUX)
De ik dalga boylar nda gelen klar tek bir optik sinyal gibi birle tiren (ço ullayan) çok giri li tek ç pasif devre eleman .
• Optik Ay lar (OpAy)( Optical demultiplexers; DEMUX)
Ço ullanm olarak gelen, de ik dalga boylar ndaki optik sinyali dalga boyuna göre ay ran pasif devre eleman .
• Ekle Ç kar Ço ullay (E/Ç Ço ullay ) (ADMs; Add/Drop Multiplexers) De ik dalga boylar ndaki optik sinyalleri kar rmadan ay p istenilen sinyali al p, ana sinyale ekleyebilen ço ullama sistemi.
• Optik Anahtarlar (OA)(OS: Optical Switch)
Optik anahtarlar a içindeki de ik yollara göndermek için kullan r. I n kat edece i yolun korunmas , sinyali takip etme, ya da bant geni li inin ayarlanmas gibi görevleri de vard r [33].
• Optik Çaprazlay (OÇ) (OXC; Optical Cross Connect )
Gerek optik hat donan mlar gerekse ço ullay lar daha verimli kullanmak için alternatif iletim ortamlar na ba lant yapabilen aktif uzileti im eleman .
• Optik filtreler (OF ) (Optical Filtreler; OF)
n belirli bantlar geçirmek ve sönümlemek amac ile kullan lan pasif devre eleman . Genellikle OBir ve OpAy gibi devre elemanlar ile birlikte kullan r [49].
31 2.3.4.DWDM Sistem Uygulamalar
DWDM sistem uygulamalar a daki a amalarda gerçekle ir: • Bir k demeti 80 veya 160 farkl renge ayr r.
• letim kanal olarak kullanmak üzere her bir renge bir veri atan r.
• Bu renkli lazerler kendilerini fiber optik kablo üzerinden aktaracak ve tek bir k demetinde birle tiren prizmaya gönderilir.
• k hedefine ula zaman ise, gönderildikleri di er bir prizmada, her biri farkl bilgi ta yan renklere ayr r.
• DWDM sistemleri n 160 dalga boyunu bir fiber üzerinde toplayarak, var olan fiber altyap lar kullanarak kapasitelerini yüzlerce kez art rmalar sa lar [46].
2.3.5.DWDM Sisteminin Üstün Yönleri
DWDM'le daha çok bilginin daha uzun mesafelere ta nmas , bundan önceki y llara göre daha da kolayla r [12].
• DWDM, kablo modem sistemlerinden daha h zl ve daha ucuz optik ba lant lar yap lmas sa lar.
• DWDM, kamu ve i sahas nda sürekli artan veri iletim ihtiyaçlar kar lamakta oldukça etkindir.
• ATM, IP ve SONET gibi farkl veri biçimleri birlikte ve farkl h zlarda aktar labilir. 2.3.6.DWDM Sisteminin Zay f Yönleri
u an için fiber dö enmesi ve optik anahtarlar n yerle tirilmesi pahal r.
Son noktalardaki ba lant ve kablolar n daha az kapasiteye sahip olmas darbo az olu turmakta, bazen de fiber üzerinde DWDM avantajlar n kullan lmas olumsuz etkilemektedir [22].
32
2.4. MPLS (Çok Protokollü Etiket Anahtarlama )
2.4.1. MPLS nedir?MPLS teknolojisi OSI ( Open Systems Interconnection) 2. Katman ndaki Veri iletim ve 3. Katman ndaki yönlendirme i lemlerinin h zl ve güvenli bir ekilde uygulanmas r. MPLS teknolojisinin amac Veri iletim i lemlerini ve yönlendirme lemlerini kontrollü bir ekilde uygulayarak daha h zl geli mi hizmetler veren veri lar olu turmakt r. MLPS teknolojisi, IP ve ATM yap lar n birle tirilmi bir hali olarak da özetlenebilir. MPLS teknolojisi ile TCP/IP protokolünün sa lad esneklik ve yönetim kolayl ve ATM protokolünün sa lad yüksek veri transfer h zlar ve servis kalitesi sunulmaktad r. Network ( A ) teknolojisinde yönlendirme i lemleri yava yap lmaktad r. Fakat MPLS teknolojisi ile A n giri noktalar ndan ç noktalar belirlenerek yönlendirme i lemleri bir kez yap r ve a n içinde h zl bir ekilde ilerlenir. Bu yönlendirme i leminin h zl bir ekilde yap labilmesi için MPLS teknolojisinde etiketler kullan lmaktad r [7].
2.4.2.MPLS Teknolojisinin Kullan ld Alanlar
MPLS Teknolojisi TE ( Traffic Engineering ) ( Trafik Mühendisli inde)kullan r. Trafik Mühendisli i bir sistemdeki Hop'lar n ( Yönlendirici ) birbirleriyle olan veri ileti imini, birbirlerine olan uzakl klar , bir yönlendiriciden di er yönlendiriciye en k sa yoldan ula lmas ve yönlendirici haritas ç kartarak, yönlendiriciler üzerinde trafi i yönetmektir [25].
MPLS teknolojisinin en önemli avantajlar ndan birisi bir yönlendirici ile di er yönlendirici aras ndaki veri iletim yolu t kand zaman verinin en k sa mesafede bulanan ba ka bir yönlendiriciye yönlenmesi veya daha az t kanabilecek olan ba ka bir yola yönlenmesidir [11]. Bu ekilde veri paketlerinin kayb azal r ve uzun süreli t kanmalar ya anmaz. ATM-temelli WAN'larda IP a lar n uygulamalar na olanak sa lar. IP-temelli VPN (Virtual Private Network)uygulama olana da getirmektedir. Bu özellikler, özellikle çoklu servis, çoklu kullan sa lamay amaçlayan kurulu lar için çok
33
önemlidir. MPLS, farkl servis karakterleri için Etiket Anahtarlanm Yollar n (Label Switched Paths-LPS) olu turulmas olanakl k lar [7,9].
2.4.3.MPLS Protokolleri, Fonksiyonlar ve Birimleri
2.4.3.1.Yönlendirme (Routing) :
taraf nda paketlerin kendi içerisinden geçirilip gönderilmesi olay tarif etmek için kullan r. Bir bilgisayar a nda pek çok yönlendirici bulunmakta ve a a de ik ekillerde ba lanabilmektedir [7]. RIP ( Routing Information Protocol) ve OSPF ( Open Shortest Path First) gibi yönlendirme protokolleri kendisinden sonra gelecek olan hop'a yönlendirilmesini sa lar. Bunun için Yönlendirme protokolleri yönlendirici tablolar kullan r. Bu tablolar paketin ula yönlendiricide daha sonra gidece i adres'e transfer edilmesi gereken bir sonraki hop'un belirlenmesini sa lar [45].
2.4.3.2.Etiket (Label):
Oldukça k sa, sabit uzunlukta ve gönderme i lemlerinde kullan lan 4 byte'l k bir çe it i aretleme ba r.
34
MPLS, y n eklinde organize edilmi olan etiketleri bir paket içinde ta maya izin verir. S bitleri, o anda eklenen etiketin son olup olmad göstermek içindir. Etiket y nlar nda 3 tane i lem yap labilir [34].
• En üstteki etiketi yeni bir etiketle de tirebiliriz. • ndan etiketi çekebiliriz.
• En üstteki etiketi yeni bir etiketle de tirebilir ve bir veya birden fazla yeni etiket ekleyebiliriz.
2.4.3.3.Anahtarlama (Switching)
Verinin giri noktas ndan ç noktas na yönlendirilmesi demektir. 2.4.3.4.Kontrol Mekanizmas
Yönlendiricilerde gönderme tablosunun olu turulmas ve bak n yap lmas amac ile kullan r. Yönlendirme bilgilerinin sa kl bir ekilde olu turulmas için di er yönlendiricilerin kontrol mekanizmas ile birlikte çal r. Standart yönlendirme protokolleri olan OSPF (Open Short Path First) , RIP ( Rouitng Information Protocol ) ve BGP ( Border Gateway Protocol), yönlendiricilerin kontrol mekanizmalar aras nda yönlendirme bilgilerinin de imini sa lar [25].
2.4.3.5. letim Mekanizmas
Gönderme tablolar ndaki bilgiler kullan larak paketlerin hedefe ula lmas sa lan r. Bu i lemde çe itli algoritmalar kullan larak en uygun yol bulanarak gönderme
lemi yap r. Bu i lem en uygun yol bulununcaya kadar devam eder. 2.4.3.6.Gönderme Tablosu
Paketlerin gidecekleri adresleri belirler.
2.4.3.7.FEC ( Forwarding Equivalence Class)
35
2.4.3.8.ELSR (Edge Label Switch Router)
ELSR'ler a larda en uç noktalarda bulunurlar ve paketlerde ilk seviye lemleri ve s fland rmalar ba lat rlar. Bunlar yönlendirici veya anahtar olabilirler [7,9].
2.4.3.9.LRS (Label Switch Router)
LRS a n merkezinde bulunur ve haz rlanm anahtarlama tablolar ndaki bilgilere uygun olarak etiketleri anahtarlar. LSR'de yönlendirici veya anahtar olabilirler.
2.4.3.10.Etiket Anahtarlama Gönderme Yap ta lar (LSFC)
Etiket çok çe itli yollar ile paketle ili kidedir. Baz a lar (ATM de VCI/VPI ve Frame Relay'de DLCI) etiket'i, Veri Ba lant Katman ba içine al rlar. Bir di er uygulamada ise, küçük bir etiket ba içine s rlar ve veri ba lant ba ile veri ba lant - protokol ünitesi aras na yerle tirilirler. Bu uygulamalar etiket anahtarlaman n Ethernet, FDDI ve noktadan noktaya ba lant lar sanal olarak desteklemesini sa lar [7,9].
2.4.4.MPLS Teknolojisinin Çal ma Prensibi
MPLS teknolojisinde gidilecek olan yol önceden belirlenir ve önceden belirlenen yol üzerinde trafi i gönderir. Önceden belirlenen bu yol LSP ( Label Switching Path ) 'dir. LSP hem tek yönlü hem çift yönlü olabilir [7,9].
36
ekil 2.17 MPLS Teknolojisinin Çal ma Prensibi
Veri iletimi Host A'dan Host B'ye LSP1 yolu ile yap lmaktad r. Veri iletimi Host C'den Hos D'ye LSP2 yolu ile yap lmaktad r.
Bu yolun ba ndaki router'a INGRESS routerdenir. Yolun sonundaki router ise Egress router'd r.Ingress ve Egress aras ndaki belirlenen yol üzerinden e er ba ka bir router varsa bu router'lar Transit routerolarak isimlendirilir [25].
Host A'dan Host B'ye belirlenen yol üzerinde LSR3 Transit router'd r.
Çift yönlü trafik için 2 tane LSP gereklidir. LSP yolu üzerinde bir veya birden fazla yönlendirici bulunabilir [10].
INGRESS(G ): Giri LSR, LSP'de veri ak n en tepesindeki LSR'dir. Label EdgeRouter(LER), MPLS a na giren trafi i i ler.
37
Ba ca u görevleri vard r. SMPLS'e giden IP paketlerini belirler S Her paketin FEC tan mlamalar yapar SMPLS ba olu turup, ilk etiketi atar [45].
EGRESS(ÇIKI ):Egress LSR, LSP'de veri ak n en ucundaki LSR'dir. Label Edge Router(LER), MPLS a ndan ayr lan trafi i i ler. Ba ca u görevleri vard r. S Geleneksel IP yönlendirme yöntemleri ile bir sonraki hop'u belirler. S Tüm etiket ba klar ç kar r [7].
Bir paket LSP yoluna girdi inde Ingress router'da paket'e MPLS header' (Ba k) eklenir. LSP yolu boyunca iletilir ve EGRESS router'da header ( Ba k ) at r. LSP içinde ilerleyen paketin IP paket ba na bak lmaz. LSP içinde paketin hangi interface'den giri yapt na ve etiketine bak r. En son Egress router'da paketin IP paket ba na bak r ve yönlendiricinin seçti i yolda gönderilir. LSP yolunda paket etiket de tirerek ilerler. Yani yönlendirici gelen paketin label' na ( Etiket ) bakar nereye gidece ini ve hangi yeni label ekleyece ine karar verir. Eski label'i yeni label ile de tirerek gönderir. IGP(Interior Gateway Protocol)'de bilgi al veri i LSA(link state advertisement)lar ile sa lan r. Trafik Mühendisli i daha detayl inceleme yapt için, daha fazla bilgiye ihtiyaç duyar. Bunlar da s radan LSA'lar ile elde edemez.
Bunun için IGP extension'lari geli tirilmi tir [9].
OSPF(Open Shortest Path First),opaque LSA'lar kullan r, IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System) 'detype length value'leri kullan r.
Bu extensionlar ile Trafik Mühendisli i için u ek bilgiler elde edilir ve ta r [35]. Maximum Link Bandwidth
Maximum Reserved Link Bandwidth Current Bandwidth Reservation Link Coloring
Her router, bu bilgileri kullanarak TED (Traffic Engineering Database) ( Trafik Mühendisli i VeriTaban ) yapar. Her routerda vard r çünkü her router herhangi bir LSP için Ingress router olabilir. Bir LSP için INGRESS router olan bir router ayn anda üzerinden geçen ba ka bir LSP için TRANSIT router olabilir, hatta ayn router ba ka bir LSP için EGRESS router olabilir.
38
Yani IGP'ye ihtiyaç vard r. TED'de tutulan bilgilerde IGP extensionlar sayesinde elde edilir. Ignress router' nda TED'i vard r, kendi LSP ayarlar hesaplamak için TED'i kullan r. LSPyolunu(path) ekilde bulabiliriz.
Ingress router konfigürasyonunda, yol aç k olarak belirtilebilir yada yol belirtilmezse CSPF(Constrained Shortest Path First- Trafik Mühendisli i Veri taban ndaki)bilgileri kullanarak hesaplama yapar) algoritmas kullanarak yolu software(NOS) kendisi bulur. Yolu aç k (explicit) belirtmek demek, yolun geçmesini istedi imiz yerleri bizim konfigürasyonda belirtmemiz demektir [7].
ekil 2.18 Sonradaki Hop'un Öncekine Do rudan Ba lanmas
Kesin(strict) ve kesikli(loose) yönlendirmeler kar labilir (mixed) ki ekli vard r. Ya geçti i tüm routerlari tek tek strict olarak biz gireriz ya da baz lar belirtir baz lar da kendisinin bulmas bekleriz [9].
