VERİ HABERLEŞME ŞEBEKESİ

8/8/2019 VER HABERLEME EBEKES

1/288

T.C.

MARMARA NVERSTES

TEKNK ETM FAKLTES

BTRME TEZ

VER HABERLEME EBEKES

RENCLER

ADI SOYADI :Ertan YILDIZ Mercin KARAKA

NUMARASI :

RETM YILI : 1999-2000

BLM :ELEKTRONK VE BLGSAYAR ETM

GZTEPE, STANBUL

2000


2/288

ii

NSZ

1970li ve 1980li yllar teknolojiyi, rnleri ve irketleri derinden deitiren

bilgisayar bilimi ve veri haberlemesi alanlarnn birlemesine sahne oldu. Bu devrimsel

birlemenin sonular hala devam etmesine ramen, devrimin olutuunu ve veri haberlemesi

alanndaki yeni aratrmalarn bu artlar erevesinde yaplmas gerektiini rahatlkla

syleyebiliriz.

Bilgisayar ve haberleme devrimi nemli baz sonular dourdu:

Verilerin ilenmesi (bilgisayarlar) ve veri haberlemesi (iletim ve anahtarlama

ekipman) arasnda nemli bir fark yok.

Veri, ses ve video haberlemesi arasnda nemli bir fark yok.

Tek ilemcili bilgisayar, ok ilemcili bilgisayar, yerel ebeke, metropolitan ebeke

ve uzun mesafeli ebeke arasndaki farklar belirsizleti.

Sonu bileen imalatndan sistem btnlemesine kadar bilgisayar ve haberleme

endstrilerinin artan ortakl oldu. Yakn gelecekteki sonu ise, her trden veri ve bilgiyi

iletip ileyecek btnleik sistemlerdeki gelimedir. Hem teknoloji hem de teknik standart

organizasyonlar, tm haberlemeyi btnletiren ve dnya zerindeki hemen hemen tm

veri ve bilgiye eriimi kolay klan, tek bir genel sisteme doru ilerlemektedirler. almann amac veri ve bilgisayar haberlemesi alanna genel bir bak salamaktr.

almann dzeni, bu byk konuyu anlalr ksmlara blerek, para para gncel bir

aratrma oluturma abasn sergilemektedir.

Proje sresince yardmlarn grdmz Marmara niversitesi Teknik Eitim

Fakltesi Kontrol ve Bilgisayar Eitimi blm hocalarmza teekkr bor biliriz. Ayrca

proje ve retim hayatmz boyunca bizi srekli destekleyen ailelerimize de teekkr ederiz.


3/288

iii

ZET

En basit haliyle, veri haberlemesi, birbirleriyle bir eit noktalar aras iletim ortamyla

dorudan bal aygtlar arasnda meydana gelir. Fakat, genelde iki aygtn dorudan noktalar

aras balantyla balanmalar mmkn olmaz. Bunun nedeni aadaki olaslklardan biridir

(ya da her ikisidir):

Aygtlar birbirine ok uzakta. Birbirine binlerce mil uzaktaki iki aygt arasnda

adanm bir hat kurmak ar derecede pahal olur.

Her biri eitli zamanlarda dierleriyle iletiim kurmak isteyen bir grup aygt var.

rnek olarak dnya zerindeki btn telefonlar ve bir irketin sahip olduu tm

bilgisayarlar verebiliriz. ok az sayda aygtn olduu durum dnda, her aygtifti arasnda adanm bir hat kurmak olanakszdr.

Bu sorunun cevab her aygt bir haberleme ebekesinebalamaktr. Haberlemek

isteyen aygtlara genel olarak istasyon diyeceiz. stasyonlar bilgisayarlar, terminaller,

telefonlar ya da dier haberleme aygtlar olabilir. Her istasyon bir ebeke dmne

balanr. stasyonlarn bal olduu dmler kmesi istasyon iftleri arasnda veri transferi

yapabilen haberleme ebekesinin snrdr.

Haberleme ebekeleri mimari olarak ya da veri transferi iin kullanlan teknikler esasalnarak snflandrlabilirler. Bu almada aadaki haberleme ebekesi trleriyle

ilgileneceiz:

Anahtarlamal ebekeler.

Devre anahtarlamal ebekeler.

Paket anahtarlamal ebekeler.

Yayn ebekeleri.Paket radyo ebekeleri.

Uydu ebekeleri.

Yerel ebekeler

Devre anahtarlamal ebekede, iki istasyon arasnda ebekedeki dmler zerinden

adanm bir haberleme yolu kurulur. Bu yol dmler arasndaki fiziksel balantlarn

birletirilmi bir dizisidir. Her hatta balant iin bir mantksal kanal adanr. Kaynak


4/288

iv

istasyonda retilen verilen adanm yol zerinde mmkn olduunca hzl iletilir. Her

dmde gelen veri gecikme olmadan ilgili k kanalna ynlendirilir ya da anahtarlanr.

Devre anahtarlamasna en yaygn rnek telefon ebekesidir.

Olduka farkl bir yaklam isepaket anahtarlamal ebekedekullanlr. Bu durumda,

iletim kapasitesini ebeke zerindeki bir yol boyunca adamak gerekli deildir. Bunu yerine,

veri paket olarak adlandrlan kk paralar dizisi eklinde gnderilir. Her paket kaynaktan

dme giden ebekedeki yol zerinde dmden dme iletilir. Her dmde, btn paket

alnr, ksaca saklanr ve bir sonraki dme gnderilir. Paket anahtarlamal ebekeler genelde

terminalden bilgisayara ve bilgisayarlar aras haberlemeler iin kullanlr.

Yayn haberleme ebekesinde ara anahtarlama dmleri yok. Her istasyonda dier

istasyonlar tarafndan da paylalan bir ortam zerinden haberleen bir verici/alc var.Herhangi bir istasyon yayn yapar ve dier istasyonlar bunu alr. Biz terminal ve bilgisayarlar

balamak iin kullanlan ebekelerle ilgileneceiz. Bu durumda veriler genelde paketler

eklinde gnderilir. Ortam paylaldndan belli bir anda sadece bir istasyon paket

gnderebilir.

Yayn ebekesinin benzer iki tipi paket radyo ebekeleri ve uydu ebekeleridir. Her ikisinde de

istasyonlar anten vastasyla veri gnderip alrlar ve istasyonlarn hepsi ayn kanal veya radyo frekansn paylar.

Paket radyo ebekesinde istasyonlar birbirinin menzilindedir ve birbirlerine dorudan iletim yaparlar. Uydu

ebekesindeveriler dorudan vericiden alcya aktarlmaz; uydu vastasyla nakledilir: her istasyon veriyi uyduya

gnderirve uydudan alr.

Yayn ebekelerinin dier bir eidi deyerel ebekedir. Yerel ebeke tek bir bina ya da

bina grubu gibi kk bir blgeye snrlandrlm yayn ebekesidir. Yol yerel ebekede tm

istasyonlar ortak bir kabloya balanr. stasyonlardan biri tarafndan yaplan iletim ortamn

her iki ynnde yaylr ve dier istasyonlarn hepsi tarafndan alnabilir. Halka yerel ebeke

her istasyonun yineleyici bir elemana bal olduu kapal bir dngden oluur. Herhangi bir

istasyondan yaplan iletim dier istasyonlarn hepsine urayacak ekilde halkay dolar vegeerken her istasyon tarafndan alnabilir.

Bu haberleme ebekesi tiplerinin her biri daha nce bahsedilen sorunlarn kendi tarznda stesinden

gelir.


5/288

v

ABSTRACT

In its simplest form data communication takes place between two devices that are

directly connected by some form of point-to-point transmission medium. Often, however, it is

impractical for two devices to be directly, point-to-point connected. This is so for one (or

both) of the following contingencies:

The devices are very far apart. It would be inordinately expensive, for example, to

string a dedicated link between two devices thousands of miles apart.

There is a set of devices, each of which may require a link to many of the others at

various times. Examples are all of the telephones in the world and all of the terminals

and computers owned by a single organization. Except for the case of a very few

devices, it is impractical to provide a dedicated wire between each pair of devices.

The solution to this problem is to attach each device to a communication network. We

have a collection of devices that wish to communicate; we will refer to them as stations. The

stations may be computers, terminals, telephones, or other communicating devices. Each

station attaches to a networknode. The set of nodes to which stations attach is the boundary

of a communication network that is capable of transferring data between pairs of stations.

Communication networks may be categorized based on the architecture and techniques

used to transfer data. In this study we will be concerned with the following types of

communication networks:

Switched networks.

Circuit-switched networks.

Packet-switched networks.

Broadcast networks.

Packet radio networks.

Satellite networks.

Local networks.

In a circuit-switched network, a dedicated communication path is established between

two stations through the nodes of the network. That path is a connected sequence of physical

links between nodes. On each link, a logical channel is dedicated to the connection. Data

generated by the source station are transmitted along the dedicated path as rapidly as possible.


6/288

vi

At each node, incoming data are routed or switched to the appropriate outgoing channel

without delay. The most common example of circuit switching is the telephone network.

A quite different approach is used in a packet-switched network. In this case, it is not

necessary to dedicate transmission capacity along a path through the network. Rather, data are

sent out in a sequence of small chunks, called packets. Each packet is passed through the

network from node to node along some path leading from source to destination. At each node,

the entire packet is received, stored briefly, and then transmitted to the next node. Packet-

switched networks are commonly used for terminal-to-computer and computer-to-computer

communications.

With a broadcast communication network, there are no intermediate switching nodes.

At each station, there is a transmitter/receiver that communicates over a medium shared by

other stations. A transmission from any one station is broadcast to and received by all other

stations. We will be concerned with networks used to link terminals and computers. In this

case, data are often transmitted in packets. Since the medium is shared, only one station at a

time can transmit a packet.

Two similar types of broadcast networks are packet radio networks and satellite

networks. In both cases, stations transmit and receive via antenna, and all stations share the

same channel or radio frequency. In a packet radio network, stations are within transmission

range of each other, and broadcast directly to each other. In a satellite network, data are not

transferred directly from transmitter to receiver but are relayed via satellite; each station

transmits to the satellite and receives from the satellite.

Another common instance of broadcasting is the local network. A local network is a

communication network that is confined to a small area, such as a single building or a small

cluster of buildings. In a bus local network, all stations are attached to a common wire or

cable. A transmission by any one station propagates the length of the medium in bothdirections and can be received by all other stations. The ring local network consists of a

closed loop, with each station attached to a repeating element. A transmission from any

station circulates around the ring, past all other stations, and can be received by each station

as it goes by.

Each of these types of communication network, in its own fashion, overcomes the

problems cited before.


7/288

vii

NDEKLER

Sayfa

NSZ ............................................................................................................................. ii

ZET ................................................................................................................................ iii

ABSTRACT ....................................................................................................................... v

NDEKLER ........................................................................................................................................ vii

1.HABERLEME EBEKES TEKNKLER1.1.

Giri ....................................................................................................................... 1

1.2.Haberleme ebekeleri .......................................................................................... 11.3.Devre Anahtarlamas ............................................................................................ 61.4.leti Anahtarlamas ............................................................................................... 71.5.Paket Anahtarlamas ............................................................................................. 12

1.5.1. Anahtarlama Teknii ................................................................................. 121.5.2. Paket Bykl ........................................................................................ 15

1.6.Anahtarlamal Haberleme Tekniklerinin Karlatrlmas ................................ 161.6.1. Performans ................................................................................................ 171.6.2. Dier Karakteristikler ............................................................................... 21

1.7.Yayn ebekeleri ................................................................................................. 211.7.1. Yayn ebekeleri Tipleri ........................................................................... 211.7.2. Ortam Ulam Kontrol Teknikleri ............................................................ 23

1.8.Problemler ........................................................................................................... 25

2. DEVRE ANAHTARLAMASI2.1.Tek-Dml ebekeler ..................................................................................... 282.2.Saysal Anahtarlama Kavramlar ........................................................................ 30

2.2.1. Uzam-Blml Anahtarlama ................................................................ 312.2.2. Zaman-Blml Anahtarlama ............................................................... 362.2.3. Modler Anahtar Mimarisi ....................................................................... 47

2.3.Saysal Veri Anahtarlama Aygtlar .................................................................... 512.3.1. Veri Anahtarlama Donatmlar ................................................................. 51


8/288

viii

2.3.2. Terminal/Port-Ynelimli Anahtarlar ........................................................ 532.3.3. Veri Anahtarlar ........................................................................................ 562.3.4. Anahtarlamal statiksel oullayc ........................................................ 56

2.4.Saysal zel Santral (Digital Private Branch Exchange) ................................... 582.4.1. Saysal PBX'lerin Geliimi ....................................................................... 582.4.2. Telefon ar lem Gereksinimleri ......................................................... 602.4.3. Veri Anahtarlama Gereksinimleri ............................................................. 632.4.4. Saysal PBX Yaps ................................................................................... 64

2.5.Yol Atama (Ynlendirme) ................................................................................... 682.5.1. Bir Ulusal Telefon ebekesinin Yaps ..................................................... 692.5.2. Seimli Hiyerarik Yol Atamas ............................................................... 702.5.3. Dinamik Edzeyli Yol Atamas .............................................................. 74

2.6.Kontrol Sinyal letimi ......................................................................................... 772.6.1. Sinyal letim Fonksiyonlar ...................................................................... 782.6.2. Ortak Kanal Sinyal letimi ........................................................................ 81

2.7.Problemler ........................................................................................................... 86

3. PAKET ANAHTARLAMASI3.1.rnek Sistemler .................................................................................................. 89

3.1.1. ARPANET/DDN ...................................................................................... 893.1.2. TYMNET .................................................................................................. 893.1.3. SNA .......................................................................................................... 903.1.4. DNA .......................................................................................................... 90

3.2.Sanal Devreler Ve Datagramlar .......................................................................... 903.2.1.

Harici ve Dahili alma .......................................................................... 90

3.2.2. rnek Sistemler ........................................................................................ 943.3.Ynlendirme ....................................................................................................... 98

3.3.1. Karakteristikler ........................................................................................ 983.3.2. Minimum Maliyet (Least-Cost) Algoritmalar ........................................ 1013.3.3. Ynlendirme Stratejileri .......................................................................... 1063.3.4. rnek Sistemler ....................................................................................... 113

3.4.Trafik Kontrol .................................................................................................. 126


9/288

ix

3.4.1. Trafik Kontrol eitleri .......................................................................... 1263.4.2. Trafik Kontrolnn Alan ve Seviyesi .................................................... 1333.4.3. rnek Sistemler ....................................................................................... 134

3.5.Hata Kontrol ..................................................................................................... 1413.5.1. Gereksinimler .......................................................................................... 1413.5.2. rnek Sistemler ....................................................................................... 142

3.6.Problemler .......................................................................................................... 144

4. RADYO VE UYDU EBEKELER4.1.Paket Radyo Mimarisi ........................................................................................ 147

4.1.1. Merkeziletirilmi ebekeler: ALOHANET ........................................... 1494.1.2. Datk ebekeler: AX.25 Standard ....................................................... 1524.1.3. Ynlendirme ............................................................................................ 155

4.2.Paket Radyo Eriim Protokolleri ....................................................................... 1594.2.1. ALOHA ................................................................................................... 1594.2.2. Dilimli ALOHA ....................................................................................... 1644.2.3. CSMA ...................................................................................................... 167

4.3.Uydu ebekesi Mimarisi .................................................................................... 1714.3.1. Konfigrasyonlar ..................................................................................... 1724.3.2. Kapasite Tahsisi (Capacity Allocation) .................................................... 176

4.4.Uydu Kanal Eriim Protokolleri ........................................................................ 1854.4.1. Karakteristikler ........................................................................................ 1864.4.2. Yer Ayrtma Protokolleri ......................................................................... 187

4.5.Problemler ......................................................................................................... 194EK 4A Yayn ebekelerinde Performans Hesaplar ................................................. 196

4A1 Performans lleri ................................................................................. 196

4A2 Yaylm Gecikmesinin ve letim Hznn Etkisi ...................................... 199

4A3 Performans Etkileyen Faktrler .............................................................. 202

5. YEREL ALAN EBEKELER5.1.Yerel ebeke Teknolojisi ................................................................................... 2045.2.Yol/Aa ve Yldz Topolojileri ........................................................................ 209


10/288

x

5.2.1. Yol/Aa LAN ve HSLN Karakteristikleri ............................................. 2095.2.2. Baseband Sistemler ................................................................................. 2105.2.3. Broadband Sistemler ............................................................................... 2175.2.4. Baseband'a Kar Broadband ................................................................... 221

5.3.Halka Topolojisi ................................................................................................. 2225.3.1. Halka LAN Karakteristikleri ................................................................... 2225.3.2. Zaman Seirmesi (Timing Jitter) .............................................................. 2255.3.3. Potansiyel Halka Problemleri .................................................................. 2265.3.4. Yldz-Halka Yaps ................................................................................. 2265.3.5. Yola Kar Halka ..................................................................................... 229

5.4.Ortam Eriim Kontrol Protokolleri .................................................................... 2305.4.1. Yol/Aa Topolojisi ................................................................................ 2305.4.2. Halka Topolojisi ...................................................................................... 242

5.5.Lan Protokol Performans .................................................................................. 2505.5.1. Anda letimi ve CSMA/CD iin Basit Performans Modelleri ............... 2505.5.2. Analitik ve Simulasyon almalarndan Karlatrmal Sonular ........ 256

5.6.Problemler .......................................................................................................... 260EK 5A LAN Standartlar ........................................................................................ 264

5A1 CSMA/CD (IEEE 802.3) ............................................................................ 265

5A2 Andal Yol (IEEE 802.4) .......................................................................... 269

5A3 Andal Halka (IEEE 802.5) ........................................................................ 269

5A4 Fiber Datml Veri Arabirimi (Fiber Distributed Data Interface-FDDI) .. 270


11/288

1

1. HABERLEME EBEKES TEKNKLER1.1 Giri

Bu blm, konunun btn iin bir giri ve genel bir bak niteliindedir. Birka aygt

arasnda haberleme salama probleminin birtakm haberleme ebekesi zmleri

gerektirdiini gstermekle balayacaz. Mmkn olan iki yaklam var: anahtarlamal

ebekeler ve yayn ebekeleri. Bu giri ksmn izleyen dier ksmda ise temel

anahtalamal ebeke tipi tantlacaktr: devre anahtarlamal, ileti anahtarlamal ve paket

anahtarlamal. Daha sonra bu tip karlatrlacaktr. Son ksm ise yayn ebekelerine bir

giritir.

1.2 Haberleme ebekeleri

En basit ekliyle veri haberlemesi, bir eit noktalar aras iletim ortamyla dorudan

bal iki aygt arasnda meydana gelir. Bununla birlikte, ou zaman iki aygtn dorudan

doruya noktalar aras ba ile balanmas mmkn deildir. Bu durum aadaki iki ihtimalin

birinden (veya her ikisinden) kaynaklanr:

Aygtlar birbirine ok uzakta. rnein, birbirinden binlerce mil mesafede olan iki

aygt arasnda adanm bir hat ekmek ar derecede pahal olurdu.

Her biri eitli zamanlarda dier aygtlarn ouyla balant kurmak isteyecek bir

grup aygt var. Dnyadaki btn telefonlar ve bir kurulua ait btn terminal ve

bilgisayarlar buna rnektir.

kinci noktadan kaynaklanan problemi grmek iin topoloji konusunu gz nne

almalyz. Topoloji, birok aygtn haberleme hatlaryla birbirlerine ne ekilde balandn

belirler. Birok balant gerektiren birden ok aygtn olduu durumu dnelim. Neden her

aygt ifti arasnda bir dorudan doruya noktalar aras balant salanmasn?


12/288

2

ekil 1-1. Tam bal veya a topolojisindeki problem.

Bu problemle ilgili yaklam ekil 1-1de gsterilmektedir. Her bir aygt dier

aygtlarla noktalar aras balantya sahip. Bu bir tam bal (fully connected) veya a (mesh)

topolojisi olarak adlandrlr. Eer N tane aygt mevcut ise, o zaman N(N-1)/2 full-duplex

balantya ihtiya olur ve her bir aygt da (N-1) adet giri/k (G/) portuna ihtiya duyar.

Bylece, kablo kurulumu ve G/ donanm cinsinden sistem tutar aygt saysnn karesiyle

orantl artar.

ekil 1-2. Bir haberleme ebekesi zerinden arabalant.


13/288

3

Bu yaklamn uygulama imkan olmad aktr. Problemin zm, aygtlar bir

haberleme ebekesine balamaktr. ekil 1-2 bu dnceyi genel biimde gstermektedir.

Aralarnda iletiim kurmak istediimiz bir grup aygtmz var; bunlar genelde istasyonlar

olarak adlandracaz. stasyonlar bilgisayarlar, terminaller, telefonlar veya dier haberleme

aygtlar olabilir. Her istasyon bir a dmne (node) balanr. stasyonlarn baland

dmler grubu haberleme ebekesinin snrdr. Bu ebeke bal istasyon iftleri arasnda

veri transferi yapabilmektedir. Haberleme ebekesi istasyonlar arasnda dei toku edilen

verinin ieriiyle ilgilenmez. Onun amac, sadece bu veriyi kaynaktan hedefe tamaktr.

Bylece bir haberleme ebekesi bu ksmn balarnda bahsedilen problemlere hitap

eden bir paylam kaynadr. ebeke birok istasyon arasnda paylaml iletim imkanlar

salar. Bu, herhangi istasyon iftinden kaynaklanan maliyeti azaltr. Ayn zamanda, her bir

istasyon iin N-1 port yerine tek bir G/ portu gereklidir.

Haberleme ebekeleri, mimarilerine ve veri iletimi iin kullandklar tekniklere gre

snflandrlabilirler. Aadaki ebeke tipleri yaygn olarak kullanlr:

Anahtarlamal haberleme ebekesi

Devre anahtarlamal ebeke

leti (mesaj) anahtarlamal ebeke

Paket anahtarlamal ebeke

Yayn haberleme ebekesi

Paket radyo ebekesi

Uydu ebekesi

Yerel ebeke

Bir anahtarlamal haberleme ebekesi birbirine bal dmlerin toplamndan

oluur. Veriler burada dmler ebekesi iinde ynlendirilerek kaynaktan hedefe iletilir.

ekil 1-3 bu dncenin genel bir gsterimidir. Dmler iletim yollaryla baldr. Bir

istasyondan ebekeye giren veri hedefe dmden dme anahtarlanarak ynlendirilir.

rnein, F istasyonu iin tasarlanan veriler A istasyonundan dm 4e gnderilir. Bunlar

daha sonra 5 ve 6 dmleri veya 7 ve 6 dmleri vastasyla hedefe ynlendirilebilir.

Anahtarlamal ebekelerin devre, ileti veya paket olarak snflandrlmas dmlerin veriyi


14/288

4

kaynaktan hedefe olan yol zerinde bir balantdan dierine nasl anahtarladklar ile ilgilidir.

Bu teknikler daha sonra bu blmde tartlacaktr.

ekil 1-3. Genel anahtarlama ebekesi.

Aada birka gzlem sralanmtr:

1. Kimi dmler sadece dier dmlere balanr (mesela, 5 ve 7). Bunlarn tekgrevi verinin i (ebekeye gre) anahtarlamasdr. Dier dmler ayn zamanda

bir veya daha fazla istasyona baldr. Anahtarlama ilevleri yannda bunlar balistasyonlardan veri alrlar ve bal istasyonlara veri teslim ederler.

2. Dm-istasyon balantlar genelde noktalar aras adanm balantlardr.Dm-dm balantlar genelde bir FDM veya TDM teknii kullanan ok

kanall balantlardr. Biraz uzakta olan dmler iin ok kanalllk her istasyon

ifti iin adanm balantlar salamaya kyasla iletim maliyetini azaltr.

3. ebeke dmlerinin topolojisi tam bal veya ksmen bal (partially connected)olabilir. Bu genelde, zellikle byk ebekeler iin, ikincisidir. Bununla birlikte,


15/288

5

ebekedeki istasyon iftleri arasnda her zaman birden fazla yol olmas arzulanr.

Bu ebekenin gvenirliini artrr.

Yayn haberleme ebekesinde ara anahtarlama dmleri yoktur. Her bir istasyon,

dier istasyonlar tarafndan da paylalan bir ortam zerinden haberleen, bir verici/alcya

baldr. En basit ekliyle, herhangi bir istasyondan bir yayn yaynlanr ve dier istasyonlar

tarafndan alnr. Buna basit bir rnek, ayn kanala ayarl btn kullanclarn haberletii, CB

radyo sistemidir. ekil 1-4 yayn ebekesi tiplerini gstermektedir. Bunlar daha sonra bu

blmde tartlacaktr.

ekil 1-4. Yayn haberleme ebekeleri.

Yine srasyla birka gzlem:


16/288

6

1. Anahtarlamal haberleme ebekesinde olduu gibi burada da her istasyon iinsadece bir G/ portu gerekmektedir

2. letim imkanlar paylaldndan sadece bir istasyon belli bir anda baarylailetebilir.

3. Birbirine bal olma kapasitesi yayn ortamnn doas gerei snrlandrlmtr.eitli zel rnekler incelendiinde bu daha anlalr hale gelecektir.

Anahtarlamal haberleme ebekeleri Blm 1-3ten 1-6ya kadar ve Blm 2 ve 3de

incelenmitir. Yayn haberleme ebekeleri Blm 1-7 ve Blm 4 ve 5te incelenmitir.

1.3 Devre Anahtarlamas

Devre anahtarlamal haberleme iki istasyon arasnda adanm bir haberleme yolu

olduunu belirtir. Bu yol dmler arasnda bir balantlar dizisidir. Her bir fiziksel

balantda bir kanal balant iin adanmtr. Devre anahtalamasna en yaygn rnek t elefon

ebekesidir.

Devre anahtarlamal haberleme aamaldr. Bunlar ekil 1-3 yardmyla

aklanabilir.

1. Devre kurulumu (Circuit establishment): Herhangi bir verinin iletilebilmesi iinncelikle bir ular aras (end-to-end) [istasyonlar aras (station-to-station)] devre

kurulmaldr. rnein, A istasyonu E istasyonuna balant isteini 4 dmne

gnderir. Genel olarak, Adan 4e olan balant adanm bir hattr. yle ki,

balantnn bu ksm daha nceden mevcuttur. Dm 4, dm 6ya giden yolun

dier ayan bulmaldr. Ynlendirilen bilgi ve msaitlik lsnde ve belki demaliyet lsnde, dm 4 dm 5e olan balanty seer, bu balant zerinde

bir kanal tahsis eder (TDM veya FDM kullanarak) ve Eye balant isteini

bildiren bir ileti gnderir. Buraya kadar 4 zerinden Adan 5e bir adanm hat

kuruldu. Kendisine birka istasyon bal olabileceinden, 4 dm birok

istasyondan birok dme dahili yollar kurabilmelidir. Bunun nasl yapld

Blm 2de aklanmtr. lemin geri kalan benzer ekilde iler. Dm 5

dm 6ya bir kanal adar ve dahili olarak bu kanal dm 4ten gelen kanala


17/288

7

balar. Dm 6 Eye olan balanty tamamlar. Balanty tamamlamak zere

Enin megul ya da balanty kabul etmeye hazr olup olmadn saptamak iin

bir test yaplr.

2. Veri transferi (Data transfer): Sinyaller imdi ebeke iinde Adan Eye iletilebilir.Veri saysal (mesela, terminalden ana bilgisayara (host)) veya analog (mesela, ses)

olabilir. aretleme ve iletimin her biri saysal ya da analog olabilir. Her iki

durumda da yol: A-4 balants, 4 zerinden dahili anahtarlama, 4-5 kanal, 5

zerinden dahili anahtarlama, 5-6 kanal, 6 zerinden dahili anahtarlama, 6-E

balants. Genelde balant full-duplextir ve veri her iki ynde de iletilebilir.

3. Devre kesimi (Circuit disconnect): Belli sreli bir veri aktarmndan sonra, geneldeiki istasyonun biri tarafndan, balant sonlandrlr. Adanm kaynaklar boaltmakiin sinyaller 4, 5 ve 6ya yaynlanmaldr.

Balant yolunun veri iletimi balamadan nce kurulduuna dikkat ediniz. Bunun iin

kanal kapasitesi yoldaki dm iftleri arasnda paylalmaldr ve istenilen balanty

gerekletirmek iin her bir dm msait dahili anahtarlama kapasitesine sahip olmaldr.

Anahtarlarn bu tahsisleri yapma ve ebeke iinden bir yol kurma bilgisine sahip olmas

gerekir.

Devre anahtarlamas olduka verimsiz olabilir. Veri aktarm olmasa bile balant

sresince kanal kapasitesi tahsis edilmitir. Ses balantlar iin yararllk olduka yksek

olabilir; fakat yine de %100e yaklamaz. Terminal ile bilgisayar aras balant iin balant

sresinin byk ksmnda kapasite boa almada (idle) olabilir. Preformans bakmndan

kurma ars (call establishment) iin veri aktarmndan nce bir gecikme var. Fakat, devre

kurulduktan sonra ebeke dier kullanclara etkili bir ekilde aktr. Veriler, iletim hatlar

zerinden yaylm gecikmesinden baka bir gecikme olmakszn sabit bir hzada iletilirler. Herdmdeki gecikme ihmal edilebilir derecededir.

1.4 leti Anahtarlamas

Baz sensr ve uzaktan lm girilerinin kimi eitlerinde ve ses (telefon) gibi

nispeten devaml ak gerektiren veri deiimi olduu durumlarda, devre anahtarlamas,


18/288

8

uygun ve kolay kullanlr bir tekniktir. Fakat, devre anahtarlamasnn olduka ciddi iki

snrlamas vardr:

Veri dei tokuu iin her iki istasyonun da ayn zamanda msait olmas gerekir.

Kaynaklar msait ve iki istasyon arasnda ebeke iinde tahsis edilmi olmaldr.

Genelde saysal veri deiimi iin uygun olan bir alternatif yaklam ise, ileti olarak

adlandrlan mantksal veri birimlerini dei toku etmektir. letilere rnek olarak telgraf,

elektronik posta, bilgisayar dosyalar ile rapor sorgular ve cevaplar gsterilebilir. Eer veri

deiimi istasyonlar arasnda her iki ynde de iletilen iletiler dizisi olarak dnlrse, o

zaman ileti anahtarlamasolarak bilinen ok farkl bir yaklam kullanlabilir.

leti anahtarlamas yaklamnda, iki istasyon arasnda adanm bir yol kurmaya gerek

yoktur. Bunun yerine, bir istasyon bir ileti gndermek istediinde hedef adresi iletiye ekler.

Daha sonra ileti ebeke iinde dmden dme geirilir. Her bir dmde bu ileti alnr,

ksa bir sre iin depolanr ve sonra bir sonraki dme iletilir.

Devre anahtarlamal ebekede her bir dm, bitleri ald hzda ileten, elektronik

veya elektromekanik bir aygttr (bkz. Blm 2). Bir ileti anahtarlama dm genelde gelen

iletileri saklayabilecek yeterli depolama alan olan tipik bir genel amal mini bilgisayardr.leti,her bir dmde iletideki btn bitlerin alnmas iin gereken sre art, sonraki dme

gnderme olana beklerken geen, sraya koyma gecikmesi kadar geciktirilir.

imdi tekrar ekil 1-3 kullanarak bir iletinin Adan Zye gnderileceini dnelim.

A istasyonu Enin adresini iletiye ekler ve onu dm 4e gnderir. Dm 4 iletiyi saklar ve

yolun bir sonraki ayan kararlatrr (diyelim ki 5). Sonra dm 4 iletiyi 4 -5 balants

zerinden iletmek zere sraya koyar. Balant msait olduunda ileti dm 5e iletilir. leti

buradan dm 6ya ve en nihayetinde Eye iletilir. Bu sistem ayn zamanda sakla ve gnder(store-and-forward) ileti sistemi olarak da bilinir. Baz durumlarda, istasyonun bal olduu

dm veya herhangi bir merkezi dm de geici bir kayt oluturarak iletiyi dosyalar.

Devre anahtarlamasna kyasla bu yaklamn birka avantaj [1]de listelenmitir:

Btn alma sresi boyunca tek bir noktalar aras kanal birok ileti tarafndan

paylalabileceinden hat verimi ok yksektir. Ayn trafik hacmi iin daha az

toplam iletim kapasitesi gereklidir. letiler yol zerindeki herhangi bir noktada


19/288

9

geici olarak saklanabildiinden trafikteki ar yklemeler azalr ve gerek

zamanl ilenmeleri gerekmemektedir.

Gnderici ve alcnn ayn anda msait olmalar gerekmemektedir. ebeke, alcnn

msait olmasn beklerken, iletiyi saklayabilir.

Devre anahtarlamal ebekede trafik arlatnda kimi arlar bloke edilir; yani,

ebeke, yk azalana kadar ek balant isteklerini geri evirir. leti anahtarlamal

ebekede ise iletiler hala kabul edilir; fakat datm gecikmesi artar.

leti anahtarlamal sistem bir iletiyi birok hedefe gnderebilir. letinin kopyas

alnr ve her biri istenen hedefe gnderilir. Bu imkan devre anahtarlamal ebeke

tarafndan kolayca salanmaz.

leti ncelikleri oluturulabilir. Yani, bir dm iletilmek zere birok sralanm

iletiye sahipse, bunlardan en yksek ncelie sahip olan ilk nce iletir. Bu iletiler

dk ncelikli iletilerden daha az gecikmeye maruz kalacaktr.

ebekede ileti esasl hata kontrol ve dzeltme yordamlar kurulabilir. Orijinal ileti

ebeke iinde baarszla urayabileceinden dzeltme amacyla ileti

oaltlabilir ve bir kopyas dosyalanabilir.

leti anahtarlamal ebekede hz ve kod dnm icra edilebilir. Her istasyon

kendi dmne kendine uygun veri hznda balandndan farkl veri hzlarna

sahip iki istasyon birbirine balanabilir. leti anahtarlamal ebeke ayn zamanda

kolayca format dntrebilir (rnein, ASCIIden EBCDICye). Bu zellikler

devre anahtarlamal sistemde nadiren bulunur.

Etkin olmayan terminallere gnderilen iletiler kesilebilir ve bunlar ya kaydedilir ya

da dier terminallere gnderilirler.

Tablo 1-1de ileti anahtarlamal bir dmn ilevleri zetlenmitir. letilerin odaknoktas olduuna dikkat ediniz. Her bir ileti ayr bir varlk olarak ele alnr ve epey ileme tabi

tutulur.


20/288

10

Tablo 1-1 leti Anahtarlamal Dm Tarafndan Gerekletirilen levler

1. Sistem terminal ve bilgisayarlardan iletiler kabul eder.2. leti alndnda, iletinin gnderilecei hedef ya da hedefleri belirlemek iin

iletinin baln inceler.

3. Sistem, bal ncelik belirlemek iin inceleyebilir. Bu, programa belirli iletilerinacil olduunu syleyecektir. Bu iletiler mevcut herhangi ileti kuyruklar atlanarak

hemen hedefe gnderilmelidirler.

4. leti zerinde bir takm ilemler yaplmas gerekip gerekmediini belirlemek iinbal inceleyebilir. Bu ilem, rnein, sistemin iletiden istatistiksel bilgi edinmesi

olabilir.

5. Sistem gelen iletideki iletim hatalarn bulur ve hatal iletinin yeniden iletilmesiniister. Bu yeniden iletim otomatik olabilir.

6. Gelen iletideki format hatalarn mmkn olduunca bulur. Bulunabilecek formathatalar aadakileri ierir:

(a)Geersiz adres (Address invalid): letinin gnderilecei adres bilgisayarndizininde mevcut deil.

(b)Fazla adresler (Excessive addresses): zin verilen maksimum saydan fazlaadres var.

(c)Yanl format (Incorrect format): letinin yanl bir yerinde geersiz birkarakter mevcut.

(d)ncelikgstergesi geersiz.(e)Kaynak kod hatas (Originator code error): Kaynan adresi bilgisayarn

listesinde mevcut deil.

(f)

Yanl karakter says.7. Sistem gelen tm iletileri saklar ve bunlar sonradan meydana gelebilecek

bozulmalara kar korur.

8. letileri hafzadan alr ve istenen adrese iletir. Bir ileti birok farkl adresegnderilebilir. Bunu yapmakla, hafzadaki iletiyi yok etmez .

9. Sistem hafzadaki iletileri yeniden ynlendirir ve isteyen terminale onlar gnderir.rnein, sistemin belirli bir seri numarasna sahip iletiyi yeniden gndermesi veya

belirli bir seri numarasn izleyen tm iletileri gndermesi istenebilir.


21/288

11

10.Kullanmdaki sistemler bu ekilde iletileri saatlerce veya baz sistemlerde gnlercesaklarlar. Bu zaman dilimi iinde hafzadaki herhangibir iletiye hemen eriilebilir.

11.Sistem, ayn zamanda, alnan iletileri geici bir ktkte saklayabilir. Bu, bykolaslkla rasgele eriimli bir dosya deil de manyetik teyp gibi nispeten daha ucuz

bir ortam zerine yaplr.

12.letiler geici olarak ilev d bir terminaldeki hedefe gnderilmilerse, sistem builetileri durdurur ve bunlar otomatik olarak ilevsel olan alternatif terminallere

yollayabilir. Dier taraftan, ilev d terminal tekrar alana kadar bunlar

saklayabilir.

13.letileri baka sebeplerle de durdurabilir. rnein, sistem bir yerde durmayannemli bir kiinin bulunduu yere iletiler gndermek iin programlanm olabilir.Konu edilen kii o anki konumunu bilgisayara bildirir ve bilgisayar iletileri onun

iin bu konuma ynlendirir. Sistem iletileri nceliklerine gre ileyebilir. Acil

ncelik derecesine sahip bir ileti olabilir. O zaman bu ileti dierlerinden nce

gnderilir. Baz sistemler birden fazla ncelik derecesine sahiptirler. ncelik

derecesi 1 ncelik derecesi 2den nce, ncelik derecesi 2 ncelik derecesi 3den

nce iletilir, vb. Sistem, olaydaki operatre herhangi bir ncelik kuyruunun ok

bydn bildirebilir. Basit bir sistemin ncelik dzenlemesi olmayabilir,iletiler ilk giren ilk kar esasna uygun ilenir.

14.Sistem terminal ve hatlarn durumuna bakar. Mmkn olduu kadarterminallerdeki hatal ilemleri bulmak, hatlardaki ar grltyle ilgili ktk

tutmak ve hatlar kesildiinde operatr uyarmak iin programlanmtr. Sistem

belirledii hatalarn kaytlarn saklar.

15.yi planlanm bir sistemde iletilere onlar gnderen operatr tarafndan serinumaralar verilmi olmaldr. Bilgisayar seri numaralarn kontrol eder ve gideniletilere yeni seri numaralar yerletirir. Tm seri numaralar kullanldnda,

sistem herhangi ileti kaybn nlemek iin tasarlanabilir. Bu, zellikle bilgisayar

kmesi veya bir duplex sistemin kapanmas (switchover) durumunda nemlidir.

16.Sistem verilen aralkla, mesela saatte bir, o terminalden ald son iletinin serinumarasn aktararak her terminale bir ileti gnderebilir. Bylece terminalin

operatr anahtarlamal sistemin hala iletimde olduunu bilir.

17.Sistem kullanlan trafiin istatistiksel analizini iletebilir.


22/288

12

18.Kullanclara gnderdikleri iletiler iin fatura kesmek iin programlanabilir.rnein, her terminalden gnderilen karakter bana kk bir mebla kesebilir ve

uygun bir ekilde terminal yerleimine fatura karabilir.

19.Operatr iin yapt ilemlerin periyodik raporunu retir. Bunlar tm hizmetlerindurumuna dair raporlar, hata istatistikleri, her kuyruktaki ileti saysn veren

raporlar, ileti saylar, vb. raporlardr.

Kaynak: [1].

leti anahtarlamasnn ncelikli dezavantaj onun gerek zamanl veya etkileimli

trafie uygun olmamasdr. ebeke iindeki gecikme nispeten uzundur ve nispeten yksek

deiimi vardr. Bu yzden ses balantlar iin kullanlmaz. Ayn zamanda terminal ana

bilgisayar balantlar iin de uygun deildir.

1.5 Paket Anahtarlamas

Paket anahtarlamas ileti ve devre anahtarlamasnn dezavantajlarn azaltrken

bunlarn avantajlarn birletirme gayretini ifade eder [2]. stasyonlar arasnda nemli bir

trafik hacmi olduu durumlarda bu yaklamla karlalmaktadr.

1.5.1 Anahtarlama Teknii

Paket anahtarlamas ileti anahtarlamasna olduka benzer. Balca fark, ebekeye

sunulacak verinin birim uzunluklarnn bir paket anahtarlamal ebekede snrl olmasdr.

Tipik bir maksimum uzunluk 1000 ila bir ka bin bittir. leti anahtarlamal sistemler daha

byk kapasiteli verilerin iletimine imkan salamaktadr. Bu noktadan yola karak

maksimum uzunluun zerindeki iletiler daha kk birimlere blnmeli ve her biri bir

kerede gnderilmelidir. ki teknii ayrt etmek iin ikinci sistemdeki veri birimleri paket

olarak adlandrlr. leti anahtarlamasndan dier bir fark da genelde paketlerin

dosyalanmamasdr. Hata dzeltme amalar iin paketin bir kopyas geici olarak

saklanabilir; fakat hepsi bu kadar.


23/288

13

Tekrar ekil 1-3 rnek alarak, tek bir paketin transferini gz nnde bulunduralm.

Paket, veri ile birlikte gidi adresini de bulundurur. A istasyonu paketi 4e iletir, burada

paketin zet bilgisi depolandktan sonra nce 5e sonra 6ya ve en son olarak Eye geer.

Bu adan baklnca, mesaj anahtarlamaya gre herhangi bir avantaj olmadndan

paket anahtarlamann benimsenmesi zor bir yol gibi grnmektedir. Fakat, bir veri biriminin

maksimum uzunluunun olduka kk bir boyutla snrlandrlmas gibi basit bir nlemin

performans zerine byk bir etkisi vardr. Bunu incelemeden nce, paket anahtarlamal

ebekeler zerinde mesajlarn tamamn ilemek iin iki ortak yntem tanmlayalm.

Problem u: Bir istasyon gnderilecek bir mesaja sahip ve bu mesaj maksimum paket

byklnden daha byk. stasyon bu mesaj paketlere bler ve gnderir. Soru: ebeke

paketlerin bu akn nasl iler? ki yaklam vardr: datagram ve sanal devre. (Not: Bu blmebeke dahilindeki datagram ve sanal devreleri tanmlar. Baz harici datagram ve sanal devre

kavramlar Blm 3de aklanmtr.)

Mesaj anahtarlamal ebekelerde her mesajn bamsz olarak ele alnmas gibi,

datagram yaklamnda her paket bamsz olarak ele alnr. Bu yaklamn tanmn gz

nnde bulundurarak, A istasyonunun Eye gndermek zere 3 paketten oluan bir mesaja

sahip olduunu varsayalm. 1-2-3 paketlerini 4. Dme gnderiverir. Her pakette dm 4

ynlendirici bir karar almal. Paket 1 gelir ve dm 4, dm 5 iin olan paket srasnndm 7 iin olandan daha ksa olduuna karar verir, bylece paketi dm 5 iin sraya

sokar. Ayn paket 2 iin de geerli. Fakat paket 3 iin, dm 4 , dm 7 iin olan paket

srasnn en ksa olduunu belirler ve bundan dolay paket 3 bu dme gnderir. Bylece

her biri ayn gidi adresine sahip olan paketler ayn yolu takip etmezler. Dahas, paket 3n

paket 2 den nce dm 6 ya ulamas mmkndr. Bu ekilde paketlerin gnderilme

sralarndan farkl bir srada E istasyonuna varmalar mmkndr. Bu E nin onlar sralarken

nasl hesaplayacana bal. Bu teknikte bamsz olarak ele alnan her paket datagram ileilgilidir.

Sanal devre yaklamnda, bir paket gnderilmeden nce mantksal bir balant

kurulmaktadr. rnein, Ann Eye gnderilecek bir veya daha fazla mesaja sahip olduunu

varsayalm. A ilk nce 4e bir ar stek (Call Request) paketi gnderir ve sonra Eye

balanmaya alr. Dm 4 bu istei ve bunu izleyen veriyi dm 5ye , buradan da

dm 6ya ynlendirir ve son olarak da dm 6 bu ar steini Eye teslim eder. Eer E

balanty onaylamak iin hazr ise, 6ya bir ar Kabul (Call Accept) paketi gnderir. Bu


24/288

14

paket dm 5 ve 4 zerinden Aya geri gelmektedir. imdi A ve E istasyonlar kurulan

mantksal balant veya sanal devre zerinde veri al verii yapabilirler. Her paket, veri gibi

bir sanal devre tanmlaycs ierir. Kurulan balantda her dm bu tip paketleri nereye

gndereceini bilir ; ayrca ynlendirme kararlar gerektirmez. Bylece Adan Eye gidecek

her veri paketi 4, 5 ve 6 dmlerinden geer; ayn ekilde Eden Aya gidecek her veri paketi

6, 5 ve 4 dmlerinden geer. Son olarak, istasyonlardan biri balanty bir Silme stei

(Clear Request) paketi ile sonlandrr. Herhangi bir zamanda, her istasyon dier bir istasyona

bir sanal devreden daha fazlasna sahip olabilir ve her istasyondan birden fazla istasyona sanal

devreler olabilir.

Bylece sanal devre tekniinin en nemli zellii veri transferinden nce istasyonlar

arasnda kurulan balantdr. Bu, devre anahtarlamada gibi tahsis edilmi bir yol bulunduuanlamna gelmemelidir. Paket her dm zerinde depolanr ve hat zerinde k iin

sralanr. Datagram yaklamnn fark, dmn her paket iin ynlendirme karar almak

zorunda olmamasdr. Her balant iin yalnzca bir kez karar verilir.

Eer iki istasyon geni bir zaman periyodu iinde veri al verii yapmak isterlerse

sanal devrelerin kesin avantajlar vardr. Her iki istasyon da ilenen gereksiz iletiim

fonksiyonlarndan kurtulmak zorunda. Bir sanal devre imkan sralama, hata kontrol ve ak

kontroln ieren birok hizmet salayabilir. Salayabilir kelimesi zerinde duruyoruznk tm sanal devre imkanlar btn bu hizmetleri tamamen gvenli bir ekilde

salayamaz. Bu art gz nnde bulundurarak terimleri tanmlayalm. Sralama (Sequencing)

tm paketlerin ayn yolu izlediklerinden ayn srada ulaacaklar gereini tanmlar. Hata

kontrol (Error Control) paketlerin yalnzca uygun bir srada deil ayn zamanda tm

paketlerin doru olarak ulatn temin eder. rnein, dizideki bir paket dm 6ya

ulamas srasnda baarsz olursa veya hatal ularsa, dm 6 bu paketin dm 4ten

tekrar gnderilmesini isteyebilir. Son olarak, ak kontrol bir vericinin alcy veri ilebomamasn salayan bir tekniktir. rnein, E istasyonu A istasyonundan veri depolarken

tampon bellein tamak zere olduunu sezerse sanal devre kullanarak Ann iletimi bir

sonraki iarete kadar durdurmasn isteyebilir.

Datagram yaklamnn bir avantaj da ar dzenleme safhasndan kanmaktr.

Bundan dolay eer bir istasyon yalnzca bir veya birka paket gndermek isterse datagram

teslimat daha hzldr. Datagram servisinin dier bir avantaj da daha basit olduundan daha

esnektir. rnein, ebekenin bir blmnde tkanklk oluursa, gelen datagramlar bu


25/288

15

tkanklktan baka bir yere ynlendirilir. Sanal devrelerde, paketler nceden tanmlanan bir

yol izlerler ve bylece ebekenin tkankla ayak uydurmas daha da zorlar. nc bir

avantaj ise datagram gnderimi doal olarak daha gvenlidir. Sanal devrelerin kullanmnda,

eer bir dm arzalanrsa bu dm zerinden geen tm sanal devreler kaybolur.

Datagram gnderiminde, bir dm kaybolursa paketler alternatif bir yn bulabilirler.

1.5.2 Paket Bykl

nemli tasarm konularndan biri de ebekede kullanlacak paket bykldr. ekil

15te gsterildii gibi paket bykl ile iletim zaman arasnda nemli bir bant vardr.

Bu rnekte, X istasyonundan a ve b dmlerinden geerek Y istasyonuna kadar bir sanaldevre olduu varsaylmtr. Gnderilecek mesaj 30 oktet iermektedir ve her paket paketin

bana yerletirilen ve balk(header) olarak adlandrlan 3 oktetlik kontrol bilgisine sahiptir.

Eer mesajn tamam 33 oktetlik tek bir paket olarak gnderilirse (balk iin 3 oktet art 30

oktet veri), o zaman paket ncelikle X istasyonundan dm aya gnderilir (ekil 1-5a).

Paketin tamam alndnda adan bye iletilebilir. Paketin tamam dm bde alndnda Y

istasyonuna gnderilir. Dmlerde toplam iletim zaman 99 octet-zamandr (33 octet x 3

paket iletimi)(octet=sekizli (byte)).

imdi mesaj 15 oktetlik mesaj ve tabi ki her biri iin 3 oktetlik balk veya kontrol bilgisi

ieren iki pakete bldmz dnelim. Bu durumda, dm a birinci paketi ikinci paketi

beklemeden, X istasyonundan gelir gelmez iletmeye balayabilir. letimdeki bu st ste

getirimden, toplam iletim zaman 72 oktet-zaman der. Mesaj 5 pakete blerek, her ara

dm daha sonra bile olsa iletimi balatabilir toplam 63 oktet -zaman a derek zaman

tasarrufu artar. Bununla beraber daha fazla ve daha kk paket kullanma ilemi sonu olarak

ekil 1-5d de gsterildii gibi azaltlmtan ok artan gecikmelerle sonulanr. Bunun sebebiher paket sabit sayda balk ierir ve daha fazla paket daha fazla balk anlamna gelir. Ayrca

bu rnek her dmdeki ileme ve sralama gecikmelerini gstermemektedir. Bu gecikmeler

de tek bir mesaj iin daha fazla paket ilendiinde artar. Buna gre, paket anahtarlamal

ebeke tasarmclar uygun paket bykln hesaplarken bu faktrleri de gz nnde

bulundurmak zorundadr.


26/288

16

ekil 1-5. Paket byklnn iletim hatt zerindeki etkisi.

1.6 Anahtarlamal Haberleme Tekniklerinin Karlatrlmas

Devre anahtarlamas, mesaj anahtarlamas, ve paket anahtarlamas olmak zere 3

haberleme teknii tanmlamtk. Bu blmde, ncelikle nemli olan performans ve sonra

karakteristiklere bakarak, bu 3 tekniin karlatrlmas sunulmutur.


27/288

17

1.6.1 Performans

eitli tekniklerin basit bir karlatrmas ekil 1-6da verilmitir. ekil, 4 dm

arasnda mesajn iletimini gstermektedir, dm 1e bal bir kaynak istasyonundan dm

4e bal bir hedef istasyona. Bu ekilde, tip gecikme ile ilgileniriz :

Yaylma Gecikmesi : bir sinyalin bir dmden dier bir dme yaylmas srasnda

geen zamandr. Bu zaman genellikle ihmal edilebilir kklktedir. rnein

ynlendirilmi bir ortamda elektromanyetik sinyallerin hz genellikle 2x108m/s dir.

letim zaman : vericinin bir blok veriyi gnderme zamandr. rnein, 10-kbps lik

bir hatta 10,000-bit lik bir veri blounu iletmek 1 saniye srmektedir.

Dm gecikmesi : bir dmn veriyi anahtarlamas srasnda gerekli ilemleri

yaparken geen zamandr.

ekil 1-6. eitli haberleme anahtarlama teknikleri iin zaman diyagram.

Devre anahtarlamada (ekil 1-6a) mesaj gnderilmeden nce ilemin yaplaca sre

hakknda kesin bir deer vardr. lk nce hedef ile balant kurmak iin ebeke zerinden bir

ar istei sinyali gnderilmektedir. Eer hedef istasyon megul deil ise bir ar kabul

sinyali geri gelmektedir. ar istei srasnda her dmn bir ilem gecikmesine maruz

kaldna dikkat edin, balant yolunu kuran her dmde bu sre harcanmaktadr. Geri


28/288

18

dnte bu ileme gerek kalmaz nk balant zaten kurulmutur. Balant kurulduktan

sonra, mesaj anahtar dmlerdeki nemsiz gecikmelerle tek bir blok halinde gnderilir.

Mesaj anahtarlama (ekil 1-6b) bir ar dzeneine ihtiya duymaz. Bununla birlikte,

her dm iletime balamadan nce mesajn tamamn almaldr. Bylece mesaj

anahtarlamada toplam gecikme devre anahtarlamadakinden, neredeyse her zaman, nemli

lde daha byktr.

Datagram (ekil 1-6d) paket anahtarlama da bir ar dzenei gerektirmez. ekil 1 -

6b ile d karlatrlnca performanstaki nemli gelime grlebilir.Deien nedir? Aradaki

fark yol boyunca her dm paket ulatktan hemen sonra iletime balayabilir. Mesajn

tamamn beklemesine gerek kalmaz. Bylece datagram paket anahtarlama neredeyse her

zaman mesaj anahtarlamadan nemli lde daha hzldr.

Sanal devre paket anahtarlama (ekil 1-6c) devre anahtarlamaya olduka benzer

grnmektedir. Her dmde bir gecikmeye urayan bir ar-istei paketi kullanlarak bir

sanal devre talep edilmektedir. Sanal devre bir ar-kabul paketi ile kabul edilmektedir.

Devre anahtarlamadaki duruma zt olarak, sanal devrenin kurulu olmasna karlk ar

kabul de dmlerde gecikmelere uramaktadr. Bunun sebebi bu paketin her dmde

sralanmas ve iletilmeden nce kendi srasn beklemek zorunda olmasdr.

Sanal devre bir kez kurulduktan sonra mesaj paketler halinde iletilir. Karlatrlanebekelerde ilemin bu safhasnn devre anahtarlamadan daha hzl olamayaca aktr.

Bunun sebebi devre anahtarlamann esas olarak ebeke zerinde sabit bir veri hzn salayan

effaf bir ilem olmasdr. Paket anahtarlama yol zerindeki her dmde belirli bir dm

gecikmesine ihtiya duymaktadr. Bununla birlikte bu gecikme deikendir ve arttrlm yke

bal olarak artar. ekil 1-6da tekniklere ilikin performanslardan hangisinin olabileceine

dair bir neri verilmesi hedeflenmitir; bununla birlikte gerek performans :

stasyon says

Dm ve sra says

Sistemdeki toplam yk

ki istasyon arasnda genel deiim bykl (sre ve veri cinsinden)

Dmlerin ilem hzlar

Paket bykl


29/288

19

gibi bir ok faktre baldr.

Bu metotlarn temel olarak karlatrlmas sonucunda ortaya kan problemlere

bakarak analitik karlatrmaya bavurmayacaz. Bu konu ile ilgilenen okuyucular [3], [4],

[5] VE [6] blmlerini okuyabilirler. Bu konu ile ilgili olarak gzlemlerimizden birka sonu

karabiliriz :

Etkileimli trafik iin mesaj anahtarlama uygun deildir.

Kk ya da aralkl ykler iin devre anahtarlama en verimlidir nk ulusal

telefon sistemi kullanlabilir.

ki istasyon arasnda ok byk ve arttrlm ykler iin kiralanm zel bir devre

anahtarlamal hat maliyet asndan en etkilidir.

Orta byklkte veya byk miktarda veri al verii yapacak olan aygtlarda paket

anahtarlama tercih edilmelidir; bu teknikte hat kullanm en verimli yntemdir.

Ksa mesajlar ve esneklik iin datagram paket anahtarlama uygundur.

Sanal devre paket anahtarlama uzun veri al verii ve istasyonlar ilem yknden

rahatlatmak iin iyidir.

Son bir nokta olarak, ulusal bir balant servisinin salanmasndan ve ayni zamanda

paket anahtarlamal ebekelerin maliyetini drlmesinden sz edelim. Bu tip ebekelere

rnek olarak ABDdeki TELENET ve TYMNET verilebilir. ebeke, a servis salaycsna

ait dmlerden oluur ve bu dmler AT&T gibi kiralanm bir kanal tarafndan birbirine

balanrlar. Aboneler ebekeye balanmak ve paketleri iletmek iin cret derler. Oysa ki

bireysel aboneler bir paket anahtarlamal ebekeyi yeterince ekonomik hale getirecek uygun

yk miktarna sahip olmayabilirler ve tm abonelere ait olan toplam talep ebekeye ekil

verir. Bu tr ebekeler Katma-Deer ebekeleri (Value-Added Networks - VANs) olarakbilinirler nk uzun mesafeli iletim servislerini (rnein AT&T) kullanrlar deer katarlar

(paket anahtarlama mant). Dier birok lkede ulusal veri ebekesi olarak adlandrlan tek

bir ulusal-tekel KD (VAN) vardr.


30/288

20

Tablo 1-2 Haberleme Paket Tekniklerinin Karlatrlmas

Devre

AnahtarlamasPaket Anahtarlamas Datagram Paket

AnahtarlamasSanal Devre

Paket

AnahtarlamasBelirlenmi iletimyolu

Belirlenmemi iletimyolu

Belirlenmemi iletimyolu

Belirlenmemiiletim yolu

Srekli veri iletimi Mesaj iletimi Paket iletimi Paket iletimiEtkileim iinyeterince hzl

Etkileim iin okyava

Etkileim iin yeterincehzl

Etkileim iinyeterince hzl

Mesajlar

depolanmazMesajlar sonraki kullanmiin biriktirilir

Paketler teslim edilene

kadar depolanabilirPaketler teslim

edilene kadar

depolanrYol tm balanttm balant

boyunca kurulur

Yol her mesaj iin kurulur Yol her paket iinkurulur

Yol tm balanttm balant

boyunca kurulurar kurulumgecikmesi. hmaledilebilir iletim

gecikmesi

Mesaj iletim gecikmesi Paket iletim gecikmesi ar kurulumgecikmesi. Paket

iletim gecikmesi

arlan ksmmegul ise megulsinyali verir

Megul sinyali vermez Paket ulamaz ise vericiuyarlr

Balantkurulmazsa

Verici

uyarlmayabilirFazla yk arkurulumunun

ylmasna sebepolabilir; kurulan

arlarda gecikmeolmaz

Fazla yk mesajgecikmesini arttrr

Fazla yk paketgecikmesini arttrr

Fazla yk arkurulumunun

ylmasnasebep olabilir;

paket gecikmesi

artar

Elektromekanik

veya bilgisayarlanahtarlama

dmleri

Dosyalama ynteminikullanan mesaj

anahtarlama merkezi

Kk anahtarlamadmleri

Kkanahtarlama

dmleri

Kayp mesajlarnkorunmasndankullancsorumludur

Mesajlar ebekeninsorumluluundadr

ebeke bireyselpaketlerden sorumlu

olabilir

ebeke paketsralarndansorumlu olabilir

Genellikle dkhz veya koddnm

Yksek hz ve koddnm

Yksek hz ve koddnm

Yksek hz vekod dnm

Sabit band

genilii iletimiDinamik band geniliikullanm

Dinamik band geniliikullanm

Dinamik band

geniliikullanm

arkurulumundan

sonra yenilemebitleri olmaz

Her mesajda yenileme

bitleri

Her mesajda yenileme

bitleri

Her mesajda

yenileme bitleri


31/288

21

1.6.2 Dier Karakteristikler

Performansn yannda, tartlan drt tekniin karlatrlmasnda gz nnde

bulundurulacak daha birok sayda karakteristik vardr. Tablo 1-2 bunlarn en nemlilerini

zetlemektedir. ou karakteristikten daha nce bahsedilmiti.

Daha nce de sylendii gibi devre anahtarlama esas olarak effaf bir servistir.

Balant bir kez kurulduktan sonra, bal istasyonlara sabit bir veri hz salanr. Bu paket ve

mesaj anahtarlamadaki durum deildir; bu servisler verinin farkl bir ekilde gelmesi iin

deiken gecikmeler tanmlamaktadrlar. Geekten de, mesaj anahtarlamada ve datagram

paket anahtarlamada, veriler gnderildiklerinden farkl bir srada ulaabilirler.

effaf serviste baka bir sonu da devre anahtarlamann dzenlenmek zorundaolunmamasdr. Balant bir kez kurulduktan sonra analog veya saysal veri kaynaktan hedefe

gidermi gibi iletilir. Mesaj veya paket anahtarlamada veri saysa l bloklarda organize edilir.

Bylece analog veri iletilmeden nce saysal veriye dntrlmelidir. Buna ek olarak her

mesaj veya paket varlacak adres gibi ek bitleri de ierir.

1.7 Yayn ebekeleri

1.7.1 Yayn ebekeleri Tipleri

Anahtarlamal bir haberleme ebekesine en byk alternatif yayn ebekesidir. Yayn

ebekeleri aadaki karakteristikleri paylarlar :

Yapsnn temelinde anahtarlama aygtlar yoktur (geniletilmi ebekelerin

anahtarlarla bal temel ebekelerden olumasna ramen)

Bir istasyon tarafndan iletilen veri birok istasyon, ou zaman ebekedeki tm

istasyonlar, tarafndan alnr.

stasyonlar ortak bir iletim alann paylarlar ve bundan dolay baz eriim kontrol

teknikleri kullanlmaldr.

Bu kitapta tip yaynebekesi ile ilgileneceiz :


32/288

22

Paket radyo ebekeleri (Blm 4)

Uydu ebekeleri (Blm 4)

Yerel ebekeler (Blm 5)

Paket radyo ve uydu ebekeleri birbirine benzer yayn ebeke tipleridir. Her iki seenekte

de ebekeler anten zerinde iletiim kurarlar ve tm istasyonlar ayn kanal veya radyo

frekansn paylarlar. Bir paket radyo ebekesinde (ekil 1-4a) tm istasyonlar iletim

alannn ierisindedir ve direkt olarak yayn yaparlar (bir istasyondan dier tm istasyonlara).

Bir uydu ebekesinde (ekil 1-4b), veri direkt olarak vericiden alcya doru deil de uydu

zerinden yer deitirerek transfer edilir : Her istasyon uyduya gnderir; uydu iletimi

tekrarlayarak dier istasyonlar tarafndan alnr.

ekil 1-7. Yayn ebekeleri iin veri hzlar ve uzaklklar.

Yerel bir ebeke, tek bir bina ya da birka binadan oluan bir kme gibi kk bir alana

snrlandrlm haberleme ebekesidir. Bir yerel ebeke hattnda (ekil 1-4c) , tm

istasyonlar oklu balant dzeni ile ortak bir tel veya kabloya baldrlar. Bir istasyondan

kan ileti kanal boyunca iki ynde yaylr ve dier tm istasyonlar tarafndan alglanabilir.


33/288

23

Dairesel yerel ebeke (ekil 1-4d) ise kapal bir dngden oluur ve bu dngde her istasyon

basit bir tekrarlanan elemana balanr. Herhangi bir istasyondan kan ileti, daire evresinde

dolaarak tm istasyonlardan geer ve her istasyon tarafndan alnabilir.

Bu tip ebeke arasndaki fark ortaya karan en nemli iki parametre veri hz ve

istasyonlar arasndaki uzaklktr. Bu iki parametrenin Blm 5te anlatlan ve performansta

nemli bir etken olduu saptanan nc bir parametreyi (a) tanmladn hatrlayn. a

parametresinin yayn ebekeleri iin anlam Blm 4te incelenmitir. ekil 1-7, eitli yayn

ebekelerinde uygulanabilen veri hzlar ve mesafe llerini gstermektedir. Yerel ebekeler

iin Blm 5te da anlatld gibi iki alt kategori kullanlmaktadr.

1.7.2 Ortam Eriim Kontrol Teknikleri

Tm yayn ebekelerinde anahtar konu eriim kontroldr. Ortak kullanlan bir

kanalda ayn anda yalnzca bir aygt veri gnderebileceinden eriim kontrol tekniine ihtiya

duyulur. Herhangi bir kanal eriim kontrol tekniinde anahtar parametreler nerede ve

nasldr. Nerede kontroln merkezi veya datk bir ekilde yaplmas ile ilgilidir.

Merkezi bir tasarmda, denetleyici ebekeye eriim iin yetki vermek ile grevlendirilmitir.

letimde bulunmak isteyen bir istasyon denetleyiciden izin alana kadar beklemek zorunda.Merkezi olamayan bir ebekede, istasyonlar hangi istasyonun iletimde bulunacan dinamik

olarak belirlemek iin hepsi birlikte bir ortam eriim kontrol fonksiyonu uygular.

Merkezi bir tasarmn aadaki gibi kesin avantajlar vardr :

Eriimde ncelikler, ylmalar ve belirli band genilii gibi parametreler zerinde

daha fazla kontrol uygular.

Her istasyonda mmkn olduu kadar basit bir manta msaade eder.Koordinasyon problemlerini nler.

En nemli dezavantajlar unlardr :

Tek bir noktada hata ile sonulanr.

Darboaz gibi davranarak verimlilii azaltabilir.

Yaylma gecikmesi byk ise yenileme kabul edilmeyebilir.


34/288

24

Datk kontrol iin avantaj ve dezavantajlar yukarda bahsedilen noktalarn tersidir.

kinci parametre, Nasl maliyet, performans ve karmaklk gibi etkenlerin yerine

topoloji (topology) ile snrlandrlmtr. Genellikle, eriim kontrol tekniklerini senkron veya

asenkron olarak snflandrabiliriz. Senkron tekniklerde bir balantya belirli bir kapasite

tahsis edilmitir. Bunu devre anahtarlamada, FDM ve senkron TDMde gryoruz. Bu tip

teknikler yayn ebekelerine uygun deildir nk istasyon ihtiyac ou zaman tahmin

edilemez. Kapasitenin asenkron (dinamik) bir ekilde, yani acil isteklere gre daha az veya

daha fazla, belirlenmesi tercih edilir. Asenkron yaklam blmde snflandrlabilir :

Round-robin

Ayrtma

ekime

Roundrobin teknikleri kavramsal olarak basittir ve herkese sra ver felsefesine

dayanr. Her istasyona iletim frsat verilmitir. Bu olanak sresince istasyon, iletimi

reddedebilir ya da maksimum veri miktar veya zaman olarak adlandrlan kesin st snrda

bir mesaj iletebilir. Hangisini seerse sesin, istasyon srasn vermeli ve iletim hakkmantksal sradaki bir sonraki istasyona geer. Sra kontrol merkezi veya datk olabilir.

ok balantl bir hat zerindeki sorgulama (polling) merkeziletirilmi teknie bir rnektir.

Yerel ebekelerde kullanlan birok teknik Blm 5te aklanmtr.

Birok istasyon geniletilmi bir zaman peryodu iinde veri iletmek istedii zaman round-

robin teknikleri ek verimli olabilir. Belirli bir sre ierisinde yalnzca birka istasyonda

iletilecek veri var ise veri trafiinin akc (stream) veya youn (bursty) olmasna gre

dier teknikler tercih edilebilir. Akc trafik uzun ve dzgn srekli iletim tarafndan biimlenir. Ses haberlemesi, telemetre ve byk dosya transferi buna rnek saylabilir.

Youn trafikksa ve seyrek iletimler tarafndan biimlenir. Etkileimli terminal-ana bilgisayar

trafii bu tanma uyar.

Akc trafik iin ayrtma teknikleri ok uygundur. Genellikle bu tekniklerde, iletim

ortamnda sre senkron TDMdeki kadar birok zaman dilimine blnr. letimde bulunmak

isteyen istasyon geni veya belirsiz peryodlar iin bir sonraki zaman dilimini ayrtr. Ayrtma

ilemleri de merkezi veya datk olabilir.


35/288

25

Youn trafik iin ekime teknikleri uygundur. Bu tekniklerde srann kimde olduunu

belirlemek iin denetim uygulanmaz; tm istasyonlar, daha sonra da greceimiz gibi, bazen

kaba ve ykc olacak ekilde zaman iin ekiirler. Bu teknikler doal olarak datk biimde

olmak zorundalar. Bunlarn temel avantaj uygulamak veya yk ve verimlilii ayarlamak iin

kolay olmasdr. Bununla birlikte bu tekniklerden bazlar iin performans ar yk altnda

kme eilimine girer.

Yukarda aklanan konu Blm 4 ve 5te tartlan zel teknikler kadar iyi

anlalmaldr. Tablo 1-3te, daha sonraki blmlere referans oluturmak zere,

snflandrlarak tartlacak olan tekniklerin ana hatlar verilmitir. Tablo 1 -4te hangi

tekniklerin hangi tip yayn ebekelerinde kullanld gsterilmitir.

Tablo 1-3 Asenkron Eriim Kontrol Teknikleri

Merkezi DatkRound-Robin Polling Token bus

Token ring

Ayrtma Merkezi ayrtma Datk Ayrtmaekime -- ALOHA

CSMA

CSMA/CD

Tablo 1-4 Eriim Kontrol Tekniklerinin Uygulanabilirlii

Paket radyo Yerel ebekelerALOHA CSMA/CD

CSMA Token bus

Uydu Token ring

ALOHA Polling

Merkezi ayrtma

Datk ayrtma

1.8 Problemler

1-1 Hangi ekilde ileti anahtarlamas iinkanal etkinlii devre anahtarlamasna gre dahabyktr?

1-2 Aada yer alan mantktaki kusurlar aklaynz? Paket anahtarlama her paketeeklenmek zere kontrol ve adres bitlerine gerek duyar. Bu da paket anahtarlama iin


36/288

26

ek bir yke sebep olmaktadr. Devre anahtarlamada dorudan bir devre kurulmaktadr.

Ek bitlere ihtiya duyulmaz.

a. Bundan dolay devre anahtarlamada ek yk olmaz.b. Devre anahtarlamada ek yk olmadndan dolay devre anahtarlama kullanmnn

paket anahtarlamaya gre daha etkin olmas gerekir.

1-3 Tablo 1-2deki anahtarlama tekniklerinin karlatrlmasn okuyun. u uygulamaygz nnde bulundurun: Pahal bir yazc (bir laser yazc gibi) 200 metrelik bir alanda

be kiisel bilgisayar tarafndan paylalmak istenmektedir. Tabloda verilen her

anahtarlama tekniine gre tm kriterlerin bu uygulama iin nemini belirtiniz. Yine

bu uygulama iin en uygun anahtarlama tekniini seiniz.

1-4 Posta servisini bir anahtarlama ebekesi olarak dnn. Bu posta servisinin ileyiiniTablo 1-2deki fonksiyonlarile karlatrnz.

1-5 Bir anahtarlama ebekesi iin aadaki parametreleri belirtiniz:N: iki istasyon arasndaki sekme says

L: mesaj uzunluu, bit

B: veri hz, bps, tm balantlarda

H: paket bana den ek bitler

S: ar kurulum zaman (devre anahtarlamal veya sanal devre), saniye

D: sekme bana yaylma gecikmesi, saniye cinsinden

a. N= 4,L = 3200,B = 9600, P = 1024,H= 16, S = 0.2,D= 0.001 deerlerine gredevre anahtralamas, ileti anahtarlamas, sanal devre paket anahtarlamas ve

datagram paket anahtarlamas iin utan-uca olan gecikmeyi hesaplaynz.

Dmlerde gecikme olmadn varsayn.

b. Belirtilen drt teknik iin genel ifadeleri karn. Toplam alt ifadeden iki tanesiniseerek hangi koullarda eit olduklarn belirtin.

1-6 Bir datagram ebekesinde N, B ve Hn bir fonksiyonu olarak Pnin hangi deerleriiin utan-uca gecikme deeri minimumdur?

1-7 ki istasyon 1-Mbps uydu hatt zerinden haberlemektedir. Uydu, ihmal edilebilir birgecikme ile, sadece bir istasyondan gelen verileri dier bir istasyona iletmektedir.

Senkron bir yrnge iin yaylma gecikmesi 270msdir. 1024 bit uzunluunda HDLC

iletim birimleri kullanlarak maksimum veri iletimi nedir (ek bitleri saymazsak)?

1-8

Aadaki topolojilerle bal bir paket anahtarlamal ebekeyi ele alalm.


37/288

27

a. Yldz: kendisine bal istasyonu olmayan merkezi bir dm; dier tm dmlermerkezi dme balanr.

b. Dng: kapal dng oluturulmas iin her dm farkl iki dme balanr. c. Tam balanabilirlik.Her biri iin istasyonlarn arasndaki sekme saysn bulun.

1-9 Bir paket anahtarlamal ebeke iin ikili aa topolojisini ele alalm. Kk dm farkliki dme bal. Tm ara dmler kk ynnde bir dme, kk ynnn tersine

doru iki dme balanrlar. En alttaki dmler kk ynnde yalnzca bir

balantya sahiptirler. Eer 2N-1 sayda dm varsa, byk deerli N iin paket

bana ortalama sekme saysn veren ifadeyi belirtin.

1-10 Yayn ebekeleri iin ekime yaklamnn bir dezavantaj birden fazla istasyonunayn zamanda kanala erimeye almasndan dolay harcanan kapasitedir. Zamann

ayr dilimlere blndn dnn. Her dilimde N sayda istasyon p olasl ile

iletimde bulunmaya almaktadr. oklu iletim giriimlerinden dolay bu zaman

dilimlerinin hangi ksm boa harcanmaktadr?


38/288

28

2. DEVRE ANAHTARLAMASI

Devre-anahtarlamal ebeke teknoloji ve mimarisi hangi ekilde ele alnrsa alnsn tek

bir anahtarn i yaps zerinde odaklanmas kanlmazdr. Bu durum, ebekeyi oluturan

anahtar takmlarnn birlikte almas ile aklanan paket-anahtarlamal ebekelerle

elimektedir.

Kendisine bal deiik sayda aygtlarla bir anahtar, tek-dml bir ebeke gibi ilev

grebilir. Buna dayanarak bu blm byle bir ebekenin davrannn zetlenmesi ile

balamaktadr. Sonra bu tip bir ebekenin temelini tekil ettii saysal anahtarlama (digital

switching) kavramlarn aklamaya alacaz. Bir sonraki admda ise devre-anahtarlamal

yerel ebekeleri (bunlarn ok nadiren "doru" yerel ebekeler olarak dnlmesine ramen)

kurmak iin en ok kullanlan aygtlardan olan saysal veri anahtarlar inceleyeceiz. Btn

bu konulardan sonra, hem saysal veri aygtlarn hem de telefonlar destekleyen zel saysal

alan deiimini ele almaya hazrz. Son olarak, ulusal iletiim ebekeleri rnekalnarak oklu

devre-anahtarlama ebekesi ile ilgili kavramlar tartlmtr.

2.1 Tek-Dml ebekeler

Tek bir devre-anahtarlamal dm etrafnda oluturulan bir ebeke, merkezi

anahtarlama birimine bal aygt ya da istasyonlardan oluur. Haberlemek isteyen herhangi

iki aygt iin merkezi anahtar bir yol tayin ederken devre anahtarlamay kullanr.

ekil 2-1 bu tip tek-dml bir ebekenin temel elemanlarn gstermektedir. Modern

bir sistemin kalbi saysal anahtardr (digital switch). Saysal anahtarlama teknolojisinin

avantaj byk lde azaltlm maliyet, gelitirilmi performans ve devre-anahtarlamal

ebekelerdeki ilevselliktir. Byle bir sistemin ilemesinde en nemli olan ey tm sinyallerin

saysal olarak temsil edilmesi ve senkron zaman- blml oullamann (time-division

multiplexing - TDM) kullanlmasdr.

ebeke arabirim elemanlar, saysal telefonlar ya da veri ileme aygtlar gibi saysal

aygtlarn ebekeye balanrken ihtiya duyulan fonksiyon ve donanm temsil eder. Eer

ebeke arabirimi saysal sinyalleri dntrme mantna sahip ise analog telefonlar da

balanabilir. Hatlar harici sistemlere de balanabilir. Bunlar analog ses hatlar veya saysal

TDM hatlar ierebilirler.


39/288

29

ekil 2-1. Tek-dm devre anahtar elemanlar.

Kontrol nitesi genel grevi gerekletirir. Birincisi, balantlar kurar. Bu

genellikle talep zerine, yani balanan aygttan gelen istek zerine gerekleir. Balanty

kurmak iin kontrol nitesi bu istei alp onaylar, ulalmas istenen yerin bo olup

olmadna karar verir ve anahtar zerinden bir yol ina eder. kincisi kontrol nitesi

balanty muhafaza etmeli. Saysal anahtar zaman- blm kullandndan, anahtarlamaelemanlarnn srekli altrlmasn gerektirebilir. Bununla birlikte, iletim srasnda bitler

ak olarak gnderilir. Bu durum, iletim protokolne duyarl (yani her paketteki adres ve

kontrol bilgilerinin ilenmesi gereken) ve ieriine bal olarak ele alnan paket-anahtarlamal

ebekelerle elimektedir. ncs, herhangi bir kullanc ya da aboneden gelen istee

cevaben veya kendi sebeplerinden dolay balanty koparabilmelidir.

Bir anahtar bir-yanl veya iki-yanl olabilir. Bir-yanl bir sistemde balant noktalar

ayn ekilde gsterilir. Balant herhangi iki aygt arasnda kurulabilir. ki-yanl bir sistemde balant noktalar iki snfta gruplandrlmtr ve balant yalnzca iki farkl snftan olan

aygtlar arasnda kurulabilir. ki-yanl anahtara rnek bir uygulama olarak terminallerle

bilgisayar portlar arasndaki balant gsterilebilir; birok durumda yalnzca terminalden

porta olan balantlara izin verilir.

Bir devre anahtarlamal aygt iin nemli bir zellik de tkanmal veya tkanmasz

olmasdr. ki istasyon arasndaki tm muhtemel yollarn kullanmda olduundan dolay

balant kurulamadnda tkanklk oluur. Tkanmal ebekeler byle bir tkankln

SaysalAygtlar

Analog

Aygtlar

Yollar

SaysalAnahtar

ebeke Arabirimi

KontrolBirimi


40/288

30

olabilecei ebekelerdir. Buna gre tkanmasz bir ebeke tm istasyonlarn iftler halinde bir

kerede balanmasna izin verir ve aranan kullanc veya abone bo olduu srece tm balant

isteklerini kabul eder. Bir ebeke yalnzca ses iletimini destekliyorsa, ou telefon

konumasnn ksa sreli olmas beklendiinden ve bylece telefonlarn yalnzca bir ksmnn

megul olacandan genellikle tkanmal bir dzen tercih edilir. Bununla birlikte veri ileme

aygtlar kullanldnda bu varsaymlar geerli olmayabilir. rnein bir veri giri

uygulamasnda bir terminal saatlerce bir bilgisayara bal kalabilir. [10] gsteriyor ki veri

iletim sreleri 8 saniye ile 15 saat arasnda deiirken, bir PBX (Private Branch Exchange-

dahili hatlarn tek bir hat zerinde harici balantlar kurmas) zerindeki sradan ses

balantlar 120 saniyeden 180 saniyeye kadar srmektedir. Bundan dolay, veri uygulamalar

iin tkanmasz veya "az tkanmal" dzene ihtiya vardr.

2.2 Saysal Anahtarlama Kavramlar

Anahtarlama teknolojisinin, byk bir devri analog sinyal anahtarlamann hakimiyeti

ile geen uzun bir tarihi vardr. PCM (Pulse Code Modulation - analog sinyallerin

saysallamasnda kullanlan bir rnekleme teknii) ve buna bal tekniklerin gelimesi ile

hem ses hem de verinin saysal sinyaller ile iletilmesi mmkn hale geldi. Bu durumanahtarlama sistemlerinin teknolojisinde ve tasarmnda bir temel deiiklik ile sonuland.

Hantal uzam- blml sistemler yerini uzam ve zaman blml elemanlar zerindeki

akll kontrole dayanan modern saysal anahtarlama sistemlerine brakt.

Bu blm gnmze ait saysal anahtarlamann temelini oluturan kavramlar

incelemektedir ( [11], [12] ve [13] 'de daha ayrntl bilgi bulunabilir). Aslnda analog ortam

iin hazrlanan ve saysal teknolojide de srdrlen uzam- blml sistemler ile

balayacaz. Sonra, zellikle saysal anahtarlamada kullanlmak zere gelitirilen zaman-blml anahtarlamann eitli formlarn inceleyeceiz. Sonraki blmler bu kavramlarn

saysal veri anahtarlama cihazlarnda ve saysal PBX'lerde nasl gerekletirildiini

aklamaktadr.


41/288

31

2.2.1 Uzam-Blml Anahtarlama

Uzam-blml anahtar, adnn da artrd gibi, bolukta iftler halinde

blmlenmi aygtlarn arasndaki yollardan biridir. Her balant, yalnzca iki u nokta

arasndaki sinyallerin iletimi iin tahsis edilmi anahtar zerinden fiziksel bir yol kurulmasn

gerektirir. Anahtarn temel yaps bir kontrol nitesi tarafndan etkili veya etkisiz duruma

getirilebilen bir metal kesiim noktas veya yar iletken geittir [14].

ekil 2-2a n girili m kl basit bir rg matrisi gsterilmektedir. Uygun bir kesiim

noktas tayin ederek herhangi bir giri hatt ile k hatt birbirine balanabilir. rg iki

tarafl bir dzenleme gstermektedir: Giri ile k arasnda bir ayrm mevcuttur. rnein,

giri hatlar terminallere balyken k hatlar bilgisayar portlarna bal olabilir. n>m, n = m

veya n


42/288

32

balanabilir. Bu ekilde n(n-1)/2 kesiim noktasndan oluan (ekil 2-2b) bir gen diziye

gerek duyulur ve "katl" bir yap olarak adlandrlr.

rgl anahtarn baz snrlamalar veya dezavantajlar vardr:

Kesiim noktalarnn says n2 oran ile artmaktadr. Bu ok sayda n (giri hatt )

iin maliyeti arttrr ve herhangi bir mesaj yolu zerinde yksek sal yklenme ile

sonulanr.

Bir kesiim noktasnn zarar grmesi kullanlan iki aygt arasndaki balanty

engeller.

Kesiim noktalar verimsiz bir ekilde kullanlmaktadr (n2kesiim noktasndan en

fazla ntanesi kullanlr).

ekil 2-3. -kademeli uzam blml anahtar.

Bu snrlamalarn stesinden gelmek iin ok-kademeli anahtarlar kullanlmaktadr. N

adet giri hatt, n tane hatta sahip olan N/n gruba ayrlmtr. Her hat grubu birinci -kademe

matrisine gitmektedir. Birinci-kademe matrislerinin klar ikinci-kademe matrislerin girii

olmakta ve bu byle devam etmektedir. ekil 2-3 simetrik, yani birinci kademedeki giri

says son kademedeki k saysna eit, -kademeli bir ebeke anahtarn gstermektedir.

N

n x k

kx nn x k

N

nx

N

n

kx n

N

nx

N

n

n

n

Nadet dizi k adet dizi

n

Nadet dizi

kn

N

n

N

k n

N

lkkat

kincikat

nckat


43/288

33

Her biri N/n girili ve N/n kl k adet ikinci-kademe matrisi vardr. Her birinci-kademe

matrisi tm ikinci-kademe matrislerine balanacak ekilde k adet ka sahiptir. Her ikinci-

kademe matrisi tm nc-kademe matrislerine balanmak zere N/n adet ka sahiptir.

Bu tip bir dzenlemenin basit bir rg matrise gre birok avantaj vardr:

Kesiim noktas says azaltlarak rg matris kullanl duruma getirilmitir.

ebekedeki iki u noktay balamak iin birden fazla yol olduundan gvenirlii

arttrmtr.

Tabi ki ok-kademeli bir ebeke daha karmak bir yap gerektirir. Tek-kademeli bir

ebeke iinde bir yol tayin etmek iin tek bir geit oluturmak yeterlidir. ok-kademeli bir

ebekede ise, kademeler arasnda bo bir yol tespit edilmeli ve uygun geitler almaldr.

ok-kademeli zaman- blml bir anahtarn tkanmal tipte olabilecei

varsaylmaktadr. ekil 2-2a'da da aka grlebilecei gibi rg matris tkanmasz tiptedir,

yani bir yol her zaman bir giri ile bir k balamaya hazr durumdadr. ekil 2-4'te gibi

ok-kademeli bir anahtarda bu her zaman mmkn deildir. ekil, N=9, n=3 ve k=3 olan -

kademeli bir anahtar gstermektedir. Kaln izgiler kullanmda olan hatlar temsil etmektedir.

Bu durumda 9. giri hatt, 4. veya 6. k hatlarna kullanlabilir olmalarna ramenbalanamaz.

ekil 2-4. -kademeli bir anahtarda tkanma rnei.

Aka grlyor ki k 'nn deerini (tm birinci-kademe anahtarlarnn k says ve

ikinci kademe anahtarlarnn says) arttrarak tkanma olasl azaltlmaktadr. Tkanmasz


44/288

34

-kademeli bir anahtar iin ksaysnn deeri ne olmaldr? Bu sorunun cevab ekil 2-5'te

gsterilmektedir. agiri hattndan bk hattna bir yol oluturmak istediimizi dnelim.

Tkanma iin en kt durum, tm geriye kalan n-1 giri hatlar ile n-1 k hatlarnn megul

olmas ve farkl orta-kademe anahtarlarna bal olmasdr. Bylece toplam (n-1) + (n-1)=2n-2

orta-kademe anahtar a ile b arasnda bir yol oluturmak iin kullanlmaz durumdadr.

Bununla birlikte, bir tane daha orta-kademe bir anahtar olsayd balant mmkn olabilirdi.

Buna gre,

k = 2n - 1 (2-1)

olmas halinde -kademeli bir anahtar tkanmasz tipte olacaktr.

Bu noktadan yola karak, ok-kademeli bir anahtarn tek-kademeli bir anahtara gre

daha az kesiim noktasna ihtiya duyaca sonucuna varyoruz. ekil 2-3'e gre -kademeli

bir anahtarda toplam kesiim noktas Nxaadaki gibidir:

(2-2)

(2-1)'deki eitlii (2-2)'ye uygularsak, tkanmasz bir anahtar iin

(2-3)

N'in bir fonksiyonu olan gerek deer birinci ve nc kademedeki anahtar saysna (N/n)

baldr. Optimizasyon iin Nx'in n'e gre trevini alp 0'a eitleyin. N'in byk bir deeri iin

sonu n = (N/2)1/2deerine yaknsar. Bu ifadeyi (2-3) denklemine uyguladmzda

Nx = 4N( 2N - 1)

olur. Tablo 2.1'de bu deer tek-kademeli bir anahtardaki kesiim noktalarnn says ile

karlatrlmtr. Grld gibi, hat saysnn art ile birlikte kazan da artmaktadr.

2

n

Nk2NkNx

2

n

N1)-(2n1)-2N(2nNx


45/288

35

Tablo 2-1 Tkanmasz Bir Anahtarda Kesiim Noktalarnn Says -Kademeli bir Tek-Kademeli ir

Hat Anahtar iin Kesiim Anahtar iin Kesiim

Says Noktalarnn Says Noktalarnn Says

128 7,680 16,384

512 63,488 262,144

3,048 516,096 4.2 x 106

8,192 4.2 x 106

6.7 x 107

32,768 3.3 x 107 1 x 109

131,072 2.6 x 108

1.7 x 1010

ekil 2-5. Tkanmasz -kademeli anahtar.

2.2.2 Zaman-Blml Anahtarlama

n

b

Hazr

Hazr

n-1

megul

n-1megul

a

n


46/288

36

Tahsis edilen yollarn kullanld uzam- blml anahtarlamadan farkl olarak,

zaman-blml anahtarlama, dk-hzl veri katarnn dier ksmlarla yksek-hzl veri

katarn paylaan paralara blmlenmesini gerektirmektedir. Birbirinden bamsz bu

blmler kontrol devresi tarafndan veriyi giriten ka doru ynlendirmek zere

ilemektedir. Zaman-blml anahtarlama kavram kapsamaktadr

TDM (Time Division Multiplexing - Zaman Blml oullama) yol anahtarlama

Zaman-dilimi deitokuu (Time-slot interchange - TSI)

Zaman-oullamal anahtarlama (Time-multiplex switching - TMS)

TDM Yol Anahtarlama (TDM Bus Switching). TDM, oklu sinyallerin ayr

zamanlarda tek bir iletim hattn paylama tekniidir. Bu blmde, ncelikle senkron

TDM,yani zaman dilimlerinin hi yada ok az ek bitlere ihtiya duyacak ekilde tayin edilme

durumu, ile ilgileneceiz. Bu tekniin ok kanall verinin anahtarlama sistemlerinde iletim

sistemlerindeki kadar etkili bir ekilde ilenmesine izin verdiini greceiz.

TDM'ye ksaca bir gz atalm. ekil 2-6a'da gsterildii gibi, senkron TDM , dk-

hzl katarlarn yksek-hzl hatlar kullanmasn salamak amac ile tasarlanmlardr. Bir

grup giri sra ile rneklenmitir. Bu rnekler n dilimli tekrarlanan bir iletim birimi

oluturacak ekilde seri dilimler halinde dzenlenmitir. Bir dilim bit, byte veya daha uzun bir

blok olabilir. Senkron TDM'de belirtilmesi gereken nemli bir nokta, her zaman dilimindeki

verinin kayna ve gidilecek yeri bilinmektedir. Bundan dolay her dilimde adres bitlerine

gerek duyulmaz.

Senkron TDM yaps olduka basit olabilir. rnein, her giri hatt veriyi bir tampon

bellekte depolar, oullayc sraylabu tampon bellekleri tarar, belirli byklkte bir ksmveriyi bellekten alr ve hat zerinden ka doru iletir. Tamamlanm bir tarama, bir veri

iletim birimini retir. Hatlardan k iin bu ilemin tersi gerekletirilmektedir, oullayc

k hattnn tampon belleklerini teker teker ykler.

oullaycya bal G/ (I/O - Input/Output) hatlar senkron veya asenkron olabilir;

iki oullayc arasndaki oullamal hat senkrondur ve kendisine bal hatlarn veri

hzlarnn toplamna eit bir veri hzna sahip olmas gerekir. Aslnda her iletim biriminin


47/288

37

senkronizasyon iin baz ek bitleri (nbilgi,artbilgi) iereceinden oullayc hatt biraz daha

yksek bir veri hzna sahip olmal.

(a) Senkron Zaman Blml oullama

(b) Basit Bir Zaman Blml anahtar. (c) Basit Bir Katl Zaman Blml anahtar.

ekil 2-6. TDM Yol Anahtarlama.

Bir iletim birimini zaman dilimleri G/ hatlarna kesin ve nceden belirlenmi

kurallara gre balanrlar. Eer bir aygtn gnderilecek verisi yoksa oullayc bo dilimler

gnderir. Bylece gerek veri transferi sistem kapasitesinden daha dk olabilir.

ekil 2-6b bu tekniin anahtarlamay gerekletirmek iin kullanlabilecei basit bir

yol gstermektedir. Bir grup yaltlm giri ve k hatt, kontrol edilen geitler zerinden

yksek-hzl saysal bir hatta balanmaktadr. Her giri hatt bir zaman dilimine tahsis

edilmitir. Buzaman dilimi boyunca, giri hattna bal geit etkin durumdadr ve kk bir

veri katarnn yol zerinden gemesine izin vermektedir. Ayn zaman dilimi ierisinde, k

1 n 1

paket

ngiri nk

ngiri

nk

nG/ iftleri


48/288

38

hatlar geitlerinden birisi de etkindir. Geitlerin etkin veya etkisiz duruma getirilmeleri

kontroll olduundan, giri ve k hatlarnn ayn sra ile aktif hale getirilme zorunluluu

yoktur. Bu ekilde bir anahtarlama oluturmak mmkndr. Nedense bu teknik iin zel bir

isim yoktur; biz bunu TDM yol anahtarlama olarak adlandracaz .

Tabi ki byle bir yapnn iki-yanl olmasna gerek yok. ekil 2-6c'de gsterildii gibi,

n adet G/ iftini hatta balayarak "katl" yapda bir anahtar dzenlenebilir. Balanm

herhangi bir cihaz, tahsis edilen bir zaman dilimi ierisinde veri gnderirken ve baka bir

zaman diliminde verileri alrken tam ift-ynl iletiimi gerekletirmi olur. Balantnn

dier ucunda ise bu zaman dilimlerinin ters anlam tad bir G/ ifti vardr.

TDM yol anahtarlama, rgl bir anahtara gre geitlerin verimli kullanlmas

asndan avantajldr. N sayda aygt iin, TDM yol anahtar 2N geit veya anahtar ucuna

ihtiya duyarken en verimli ok katl rgl ebeke N N gibi bir sayda anahtar ucuna

ihtiya duyar.

imdi, gereken zamanlamay daha yakndan inceleyelim. ncelikle ekil 2-6c'yi

tkanmasz bir yap olarak ele alalm. Her biri bir giri veya bir k hattna atanmak zere N

adet tekrarlanarak gerekleen zaman dilimleri bulunmal. Biz tm zaman dilimleri iin bir

tekrarlama ile ilgileneceiz. Giri atamalar sabit sayda olabilir; k atamalarnn says ise

eitli balantlar gerekletirebilmek iin deiebilir. Bir zaman dilimi baladnda, belirtilen giri hatt, hat zerinde bir veri ilave edebilir ve buradan dier tm hatlardan

geecekekilde her iki uca yaylabilir. Bu sre boyunca belirtilen k hatt ise, eer varsa

zerinden veriyi kopyalayabilir. Bu ekilde zaman dilimi, giri hattnn iletim zaman ile giri

ve k hatlar arasndaki yaylma gecikmesinin toplamna eit olmal. Ardk zaman

dilimlerini genel olarak ifade edebilmek iin zaman dilimi uzunluu iletim zaman ile utan -

uca (end-to-end) yaylma gecikmesinin toplam olarak tanmlanmaldr. Verimli olmas iin,

yaylma geci

VERİ HABERLEŞME ŞEBEKESİ

Documents