Hücresel Erişim, ATM ve Kablosuz Ağ Altyapısı

Hücresel Erişim, ATM ve Kablosuz Ağ Altyapısı:Geleceğin Bilgisayar Ağ Uygulaması ve Uygulama ÖnerileriRifat ÇÖLKESEN1, Yasin KAPLAN2, Ahmet ACAR31Öğretim Üyesi, Beykent Üniversitesi/İstanbul 2Genel Müdür, Tiks İletişim Hiz. Tic. A.Ş.3Genel Müdür, Setra A.Ş.Özet.- Bu bildiride klasik ağ uygulamasından yeni nesil ağ uygulamalarına geçiş modeli ele alınmaktadır. Klasik ağ uygulaması LAN, WAN, kampüs ağ ve uzak bağlantı olarak sınıflandırıl-maktadır. Yeni nesil ağ uygulamasında, ağ altyapısı olarak, sınıflandırma omurga ağ ve bu omur-gaya hücresel erişim şeklinde olacaktır. Uygulama düzeyinde olarak ta kişisel alan ağları (PAN), ailesel alan ağları (FAM) ve ticari alan ağları (CAN) gündeme gelecektir. Kişisel alan ağları halıhazırda literatürde adı sıkça geçmeye başlayan kavramdır; ailesel alan ağları ve ticari alan ağla-rı üzerinde çalıştığımız kavramlardır. 1. GirişBilgisayar haberleşmesi konusunda gelişmeler ve yeni uygulama gereksinimleri, uzak olmayan bir zaman diliminde, ağ erişimini “doğala doğru yaklaşıma götürmektedir” denilebilir. Aynı frekans spektrumunun defalarca kullanılmasına imkan veren hücresel erişim, QoS ve CoS olanağıyla güçlü bir altyapı sunan ATM (Asynchronous Transfer Mode) teknolojisi ve yerelde kablosuz ağ erişimleri yep-yeni kavramların ve uygulamaların ortaya çıkmasına yol açmaktadır. Günümüze kadar geçen zaman diliminde, komple bir ağın parametreleri denildiğinde LAN, WAN, Kampüs ağ ve uzak bağlantı (remote connection) anlaşılırdı [Çölkesen ve Örencik-2002]; ancak yakın gelecekte komple bir ağ denildiğinde omurga ağ (backbone) ve omurgaya hücresel erişim akla gelecektir; klasik LAN uygu-lamalarda anahtar sözcük olaN yakın mesafe kavramı, yerini GSM uygulamasında olduğu gibi hare-ketli uç sistemlere bırakacaktır.Geleceğin bilgisayar ağ uygulaması, omurga ve bu omurgaya kablosuz hücresel erişim şeklinde geliş-meye doğru gitmektedir. Omurga kurulması için de ana teknoloji ATM’dir. Yerelde hücresel erişim ise sistemlerin omurgaya bağlanmasını sağlayacak coğrafi anlamda hücresel erişimdir. Böylesi bir uygulamada komple ağa bağlanan uç sistemler fiziksel olarak çok farklı yerlerde olsa bile sanal tanım-lamalarla aynı yerel ağın üyeleri olabilmektedir. Böylece LAN kavramı değişmekte, sanal tanımlamalı Ailesel Alan Ağları (family Area Network), Kişisel Alan Ağları (Personal Area Network) ve Ticaret Alan Ağları (Commerce Area Network) gibi ağ uygulamaları gündeme girecektir. 2. Klasik Ağ UygulamalarıKlasik ağ uygulamalarında komple bir ağ LAN, Kampüs, WAN ve Uzaktan bağlantı (Remote) şeklin-de dört ayrı parçaya ayrılır. Herbir parçanın anahtar sözcükleri, standartları ve teknolojileri farklıdır. Bunlar aşağıdaki gibi özetlenebilir: LAN - ‘larda temel özellikler sistemlerin, genelde, aynı ortamda olması ve mesafenin yakın olması-dır. Bu nedenle sistemler arasında kullanılacak kabloların seçiminde büyük bir esneklik vardır; yüksek hızlara çıkılabilir; bir kez kurulduktan sonra maliyetsiz bir iletim ortamı sağlarlar. Ethernet (ve türev-leri olan Fast Eth., Gigabit Eth.), Token Ring, FDDI ve ATM seçilebilecek teknolojilerdir. Ethernet gibi bazı teknolojilerin fiziksel katmanları kablosuz olarak ta gerçekleştirilibilinmektedir. Kampüs - LAN’larla benzer özeliklere sahiptir; ancak mesafe daha uzaktır; dolayısıyla kablo seçi-minde sınırlama vardır. Yüksek hızlara çıkılabilir. Kampüs ağ, genelde bir şirketin ana kısmını veya tamamını kapsar. Genelde LAN ürünleri kullanılsa da mesafenin çok olduğu durumlarda WAN bağ-lantılara da ihtiyaç duyulabilir. LAN’larda kullanılan Ethernet, Token Ring, FDDI ve ATM teknoloji-leri kullanılabilmektedir.  WAN -’lar birbirinden çok uzakta olabilen kampüs türü ağları ve LAN’ları birbirine bağlar. Temel özellik mesafenin çok uzak olabilmesi ve aradaki iletişim ortamının kiralanmasıdır. İletişim ortamının band genişliğinin sınırlı olması ve band genişliğine göre ücret ödendiği için bu ortam en iyi şekilde değerlendirilmelidir. Dolayısıyla WAN bağlantılarda en önemli anahtar sözcükler band genişliği, ücret ve bağlantı servis kalitesidir. Analog modem, kiralık hat, X.25, WAN ATM, SMDS, Frame Relay, Switched 56, ISDN, Celluler gibi teknolojiler seçilebilir. Uzak Bağlantı (Remote) - tek bir bilgisayarın veya küçük bir ofiste bulunan bilgisayar grubunun Merkezi yere bağlanmasıdır; WAN’ın bir parçası olarak düşünülebilir; temel özellik birkaç kullanıcı olması ve iletim ortamı olarak büyük band genişliği gerektirmemesidir. [Çölkesen ve Örencik-20023. ATM (Asynchronous Transfer Mode)ATM teknolojisi ses, veri ve video gibi değişik türde bilgilerin aynı ortamdan hızlı bir şekilde aktarıl-ması olanağını sağlar. Bunu sağlarken de video konferans gibi gerçek zaman uygulamaları için gere-ken servis kalitesini garanti eder. Servis kalitesi özellikle gerçek zaman uygulamalarında kendisini hissettiren önemli bir kriterdir.ATM bağlantıya yönelik bir aktarım protokoludur; iki düğüm arasında aktarım yapılabilmesi için dü-ğümler arasında önceden bağlantı kurulmalıdır; aynı telefon konuşması yapılabilmesi için karşı tarafla bağlantı kurulması gerektiği gibi ATM’de de iki düğüm arasında önceden bağlantı kurularak bir yol belirlenmelidir. Daha sonra aktarıla¬cak veri paketleri bu yol üzerinden alıcı ve verici adresleri içerme-den gönderilir. Aktarım anında hücre olarak adlandırılan sabit uzunlukta paket kullanılır.ATM protokolunda aktarım için kullanılan temel paket sabit uzunlukta hücrelerdir (hücresel erişim denildiğinde ATM’in hücresi anlaşılmamalıdır; cografi anlamda hücre anlaşılmalıdır); top¬lam 64 se-kizli olan hücrelerin 5 sekizlisi başlık, 48 sekizlisi de veri içindir. Başlık bilgisi oldukça kısadır, ancak aktarım için gerekli bağlantı önceden kurulduğundan dolayı bu kadar başlık bilgisi hücrenin alıcısına doğru olarak ulaşmasına yetmektedir.ATM teknolojisinin bir diğer getirisi de aynı formatta ve sabit uzunlukta veri paketlerini kullanması-dır; hücre olarak adlandırılmıştı. Böylece daha hızlı anahtarlama aygıtlarının tasarlanabilmesi sağla-nabilir ve bu aygıtların sahip oldukları donanımın karmaşıklığı daha az olur. [Kaplan-2003].4. Yerelde Hücresel ErişimHücresel sistemlerin temeli, kullanılan frekansların yeniden kullanılabileceği coğrafi olarak daraltılmış alanlarda düşük güçlü vericilerin kullanımına dayanmaktadır. Hücre tabanlı mobil radyo hizmeti ilk kez Bell Laboratuvarlarında (1970’li yıllarda) modellenmiştir; ilk ticari hücresel hizmetler ise İskandinav ülke-lerinde NMT (Nordic Mobil Telephone) ile sunulmaya (1981) başlanmıştır. Hücresel haberleşmenin analog sistemlere göre getirileri işaretleşme kolaylığı, düşük seviyeli frekans etkileşimi, aktarım ve anahtarlamanın bütünleştirmesi ve artan kapasite ihtiyaçlarına hızlı ve verimli ölçekleyebilmedir.Kablosuz iletimde, kablosuz olan kısım, fiziksel katman ve kısmen veri bağı katmanı düzeyindedir; veri oranını, taşıyıcı işaret frekansı, kullanılacak frekans bölgesi, modülasyon/kodlama yöntemi, çoklu erişim gibi unsurlar önemli parametreleridir. Kablosuz LAN, aslında Ethernet gibi var olan LAN teknolojilerinin kablosuz hale getirilmesidir; bu amaçla, IEEE 1997 yılında kablosuz Ethernet’in başlangıcı olan 802.11 standardını tanımlamıştır. IEEE 802.11 standardı, ilk kablosuz Ethernet olup ISM bandında 2,4 GHz’de 2 Mbps’e kadar iletişime olanak veren bir standarttı; daha sonra 802.11’in 802.11a, 802.11b, 802.11g gibi çeşitli türevleri tanımlanarak çok daha yüksek hızlara çıkılmıştır. Kablosuz LAN için diğer bir standart ETSI tarafından tanımlanan HiperLAN’dır.Kablosuz ağ teknolojileri denildiğinde ilk akla gelen sözcükler WLAN, HiperLAN, Bluetooth, GSM, GPRS, WAP, LMDS gibi sözcüklerdir; ek olarak WAP, DECT, 3G, EDGE gibi kavramlarda kablosuz bağlantılarla ilgili kavramlardır... [Kaplan, Acar ve Çölkesen-2002].Bluetooth, kısa mesafede klavye, fare, telefon vs. gibi sayısal giriş/çıkış birimlerinin ara kablolar olmadan ana sisteme bağlantı yapılmasını kotaran kablosuz bir teknolojidir; kişisel alan ağlarına geçişi hızlandırmış bir teknolojidir! Bluetooth, taşınabilir bilgisayarlar, modemler, kameralar, LAN erişim cihazları, telefonlar ve PDA’lar gibi sayısal cihazlar arasında veri aktarımı için kısa mesafeli radyo bağlantısının sağlanması için oluşturulan endüstri konsorsiyumunun adıdır. HomeRF, genel olarak küçük ofis gereksinimleri için düşünülmüş kablosuz erişim standardıdır; 2.4 GHz ISM bandında çalışmaktadır. HomeRF’in IEEE 802.11x ailesi standartlarına göre güçlü yanı veri aktarımının yanısıra ses ve veri akış desteğinin olmasıdır. GSM, mobil haberleşme için kabul edilmiş sayısal hücresel bir sistemdir. GSM, basit olarak devre anahtar-lamalı sayısal veya analog veri bağlantısı hizmetleri sunar. GPRS ise GSM, PCS, DCS gibi sayısal hücre-sel ağlar için tasarlanmış bir hizmet şeklidir; paket radyo ilkesine dayanır ve kullanıcı verisini IP ve X.25 gibi paket tabanlı protokoller üzerinden GPRS uçbirimleri arasında taşınması için kullanılır. WAP, kablo-suz ağlar için uygulama protokolünün kısaltmasıdır. Temel olarak PDA ve cep telefonları gibi sayısal bilgi cihazlarının, Web benzeri bir arayüzle çevrimiçi bilgi hizmetlerine erişmesini sağlar.LMDS, genişband, noktadan çok noktaya ve 20 GHz üzerinde frekanslarda işletilen haberleşme sistemler-dir; ses, görüntü ve veri iletimi için geniş band sunar.5. Tanımlamalı Sanal LAN’lar – PAN, FAN ve CANKişisel alan ağları, adı üzerinde kişisel sayısal cihazların kablosuz olarak birbirlerini görmesiyle ortaya çıkmış bir kavramdır; amaç yakın mesafede olan sayısal cihazların, çevre birimlerin birbirleriyle kolayca etkileşimde bulunmasını sağlamaktır. Kişisel alan ağları denildiğinde ilk akla gelen Bluetooth ve HomeRF’dir. Bluetooth, daha çok birkaç metre gibi kişinin etrafındaki sayısal sistemlerin birbirlerini kab-losuz görmeleri/iletişimde bulunabilmeleri için tanımlanmışken, HomeRF kablosuz LAN uygulamasının ev veya küçük ofis kullanımı için tanımlanmıştır denilebilir. Bluetooth, kablosuz iletişim ortamı sunan bir teknolojidir; kısa mesafede klavye, fare, telefon vs. gibi sayısal giriş/çıkış birimlerinin ara kablolar olmadan ana sisteme bağlantı yapılmasını kotaran bir teknolojidir. Hücresel ağ bağlantısının çeşitli cihazlara paylaş-tırılmasını sağlayacak bir teknolojidir denilebilir. Bluetooth, kişisel alan ağlarına (Personel Area Network-PAN) veya ailesel alan ağlarına (Family Area Network-FAN) geçişi hızlandırmış bir teknolojidir.Ticari Alan Ağları (Commerce Area Network) ise coğrafi olarak farklı yerlerde olsalar da, sanal olarak aynı ağın üyeleri olan sistemleri kapsamaktadır. Böylece aynı ticari faaliyette bulunan iş ortaklarının aynı ağın üyeleri olması ve uygulama bazında yerel erişim yapmaları sağlanmış olur.6. SonuçKlasik LAN uygulamaları, genel olarak sabit kablolama ve sabit WAN bağlantısına dayanmaktadır. Yeni nesil ağ uygulamalarının devreye alınmasıyla klasik LAN uygulaması yerini kişisel alan ağları (PAN), ailesel alan ağları (FAN) ve ticari alan ağlarına (CAN) bırakacaktır. Böylece aynı ağın üyeleri coğrafi ko-numlarından bağımsız, yakın mesafe sorunu olmadan aynı uygulamaların yerel erişimli kullanıcıları olma-ları sağlanacaktır. Böylesi bir uygulama üzerine araştırmalar devam etmektedir. Çalışmamız, böylesi dağı-tık kullanıcıların olduğu bir ağda klasik LAN’larda sunulan hizmetlerin sunulabilmesi için çıkacak sorun-ların giderilmesi üzerine olmaktadır. Sorunlardan birisi yayın (broadcasting) ve çoklu dağıtım gereksinimi-nin omurga ağının trafiğini fazla arttırmadan yapılabilmesidir.Kaynaklar[1] Çölkesen, R. ve Örencik, B., “Bilgisayar Haberleşmesi ve Ağ Teknolojileri”, Papatya Yayıncılık Eğitim, (genişletilmiş 3. basım) Eylül 2002.[2] Kaplan, Y.; “ Veri Haberleşmesi Temelleri”, Papatya Yayıncılık Eğitim, (genişletilmiş 2. basım), 2003.[3] Kaplan, Y., Acar, A., Çölkesen, R., “Kablosuz Veri İletim Sistemleri”, Bilişim Zirvesi 2002, 19. Bilişim Kurultayı, 3-7 Eylül, Beylikdüzü/İstanbul.