Haberleşme Ağları D. Roddy Ch. 15

Giriş Genişbant (broadband) ağlar Bant genişliği Ağlar Ses, veri , video, görüntü Ör. Internet Paket iletimi Ses için pek uygun değil ATM (ufak paketler – “hücreler”) Bant genişliği Frekans aralığı (wideband) Veya bit rate (broadband) Ağlar Topoloji: Bağlantı tarzı  Bus, star Düğüm: Sonuç(telefon, bilgisayar), Ara düğüm (router vs.) Protokoller: Kurallar bütünü Katmanlar halinde tasarlanmıştır

Ağ Protokol Mimarisi Ör. 3 katmanlı yapı Katmanlar arası arayüzler Ör Katman 3 : bitler paketlere dönüşür, port numarası ve adres Katman 2: Hata düzelten bitler ve adres ekler Katman 1: Kipleme ve iletim Kesikli çizgiler Sanal iletişim

Ağ Tipleri Yerel Alan Ağları (LAN): 802.11, 802.3 Geniş Alan Ağları (WAN): GSM, PSTN, Uydu Kentsel Alan Ağları (MAN): WiMax, LTE Kişisel Alan Ağları (PAN): Bluetooth Internet: Pek çok çeşitli ağın birleşimidir İletişim tipleri Bağlantı temelli: ör. telefon Bağlantısız: ör. posta

15.4 ATM(Asynchronous Transfer Mode) Asenkron Bir kullanıcı düzenli aralıklarla iletim yapmak zorunda değil (TDM değil) Paketler: Cell (Hücreler) Katmanlar (ITU, ANSI, ETSI, ATM Forum) Fiziksel katman ATM Katmanı ATM Uyum Katmanı (AAL) Üst Katman

ATM Katmanları AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 CBR (T1) 47+1B VBR (conn) 45+3B VBR (conn.less) 44+4B AAL5 VBR (.conn) 48+0B ATM Hücre ve Başlığı 48 Oktet payload, 5 Oktet Başlığı Başlık: Yol tarifi

GFC: Generic Flow Control VCI: Virtual Channel Identifier VPI: Virtual Path Identifier CLP: Cell Loss Priority HEC: Header Error Control

ATM Anahtarlama ATM Switch Digital Cross Connect Switch VPI alanı her adımda yenilenir, VCI aynı kalır İşlem hızlanır Digital Cross Connect Switch Hem VPI hem de VCI yenilenir

Voice, Video, TV: CBR E-mail, FTP: VBR

Hizmet Kalitesi

ATM Başarımı

15.5: Uydu ve ATM (SATM) Uzaktaki dezavantajlı kullanıcılara geniş bant hizmet sağlar ATM normalde düşük ve rastgele BER’li kanallar için tasarlanmıştır Uydularda ise yüksek ve patlamalıdır Uydularda RS ve CC beraber kullanılmalıdır Bazı uygulamalar kayıplara toleranslı: Ses Ericsson CLA-2000: ATM Link accelerator Kodlamayı uygulama ve hava şartlarına göre uyarlar Lucent LANET

15.5: Uydu ve ATM (SATM) Gecikme ve Seğirme (Jitter) GEO: 250msn yayılım süresi LEO uydularda daha az Seğirme için: Buffering Bent pipe vs On-board processing Bent pipe, sadece yerden geleni yere yansıtır OBP: ATM switch’leri uyduda bulunur LEO Az gecikme , az güç OBP Uydu değişimi (intersatellite switching) gerekir

15.6 Internet Internet’te olmak Bir IP adresi sahibi olmak TCP/IP protokolü ve onlarla uyumlu diğer protokolleri kullanmak Bakır, fiber kablo, baz istasyonları, uydular… Internet Servis Sağlayıcıları (ISP) Ağ servis sağlayıcılar (NSP) Sunucular (web, e-mail, şirketler vs.) Router’lar: veriyi geniş ağlarda yönlendirirler

15.7 Internet Katmanlı Mimarisi TCP/IP Modeli OSI Kadar detaylı ve kapsamlı olmasa da daha çok benimsenmiştir Fiziksel Katman: Konektörler, sinyaller, kipleme Veri Bağı Katmanı Çerçeveleme, ATM Ortama Erişim Alt Katmanı Ağ Katmanı IP adresi, Yönlendirme, bağlantısız hizmet Taşıma Katmanı Portlar TCP: Baştan sona güvenilir ve bağlantı temelli iletişim, UDP: Bağlantısız Flow control

Paketler

15.8 TCP Bağlantısı Verici ve alıcı arasında sanal bağlantı İkisinde de buffer bulunur Alıcı penceresi , Alıcı henüz işlemeyi bitirmediği veriyi depolar (buffer) Bu pencere temizlendiğinde ACK gönderilir İletici penceresi İletilip de henüz ACK almamış segmentler bulunur. Timeout Sıkışıklık penceresi kısaltılır (slow start) Sıkışıklık mı hatadan dolayı mı?

TCP Slow start (Tanenbaum)

15.8 Uydularda TCP Bit hata oranı yüksektir Paket ulaşmadığında TCP sıkışıklıktan dolayı zanneder Pencere kısaltılır Oysa ki gürültüden ve sönümlenmeden dolayı olabilir. Pencere gereksiz yere kısaltılmış olur Gidiş dönüş zamanı (RTT): 500msn (sadece uydu) ACK gelene kadar çok fazla beklemek gerek Bant Gecikme Çarpımı: Yüksek Kaynak israfı Değişken RTT: LEO, MEO: uzaklık değişken olduğundan

15.10: TCP’ye yapılan eklemeler FEC: Hata oranı azalmalı Slow start: Path MTU Discovery: Fragment uzunluğu ayarlanır Uzun TCP Pencereleri 16bitten (64KB) 32 bite (1GB) Fast recovery Time stamp: RTT Ölçülür Wrap around: Bu problemi çözmek için yöntemler vardır: SACK: Selected ACK

15.12 : Bölünmüş TCP Uçlardaki cihazlar TCP bağlantısı yaptıklarını sanırlar TCP Reno: Fast retransmit, fast recovery, büyük pencereler, gecikmeli ACKler Uydu linkinde veri bağı protokolü çalışır (IWU) Three way handshake (başlangıç ve bitişlerde) Setup: SYN, SYN/ACK, ACK Teardown: FIN, ACK/FIN, ACK Bunlar uyduda uzun zaman alır

Digital Video Broadcast via Satellite (DVB-S) European telecommunications Institute (ETSI) DVB-T, DVB-C, DVB-S, DVB-RCS, DVB-S2, DVB-H, DVB-SH Fiziksel Katman: Uyarlama, Çerçeveleme, Kodlama, Serpiştirme, Kipleme 1994 senesi İletim: MPEG2: 188 Bayt paketler Dış Kod: Reed Solomon (204,188, t=8 – Kısaltılmış kod) İç Kod: Evrişimsel kodlama (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) Tabanbant şekillendirme (Raised Cosine gibi) Kipleme: QPSK, Quasi Error Free (10-10, 10-11)

Digital Video Broadcast via Satellite (DVB-S) Reed Solomon: 188 B veriye 51B boş veri eklenir RS(255,239) ile kodlanır ve çıkan koddan 51B çıkarılır. Evrişimsel Kod Constraint length K=7 (shift register sayısı) Puncturing ile kod oranı artırılabilir. Ör, 7/8: Her 7 bit 14 bit olarak çıkar, bunlardan 8 tanesi iletilir, diğerleri silinir. Tabanbant şekillendirme: Raised Cosine (rho=0.35)

DVB-S2 (2. Nesil DVB-S) Eklentiler: MPEG2 ve MPEG4 uyumlu Birden fazla iletim TDM ile çoklanır %30 kapasite artırımı sağlayan kanal kodlaması teknikleri Uyarlanır kipleme kodlama (yukarı kanal sayesinde) Her çerçevede farklı kipleme kodlama uygulanabilir LDPC ve BCH kodlama ile Shannon sınırına 1dB yakınlıkta kapasite Daha geniş kod oranı (1/4 – 9/10) QPSK, 8PSK, 16APSK, 32 APSK Raised cosine (rho=0.35, 0.25, 0.20) Değişik uygulamalar için uyarlanır kodlama/kipleme (SDTV, HDTV, Ses, Multimedya) Broadcast services (BS) – Ör. HDTV QPSK, 8PSK daha uygun Interactive services (IS) – Internet erişimi (return channel var) Digital TV Contribution, Satellite News Gathering (haberciler için) Professional services: Ör. Servis salşayıcılar için

DVB Network Karakteristiği Uplink’te MF-TDMA kullanılır Multifrequency Time Dvision Multiple Access Uydu sistemi yer ağlarıyla uyumludur (PSTN, IP) Management center (MS) Sistem kullanıcılarının erişim taleplerini yönetir Gateway (GW) Yer ve uydu ağları arasındaki bağlantıyı sağlar Return Channel Satellite Terminal (RCST) Indoor ve Outdoor unit’den oluşur Tek uydu veya İki uydu (double hop) vasıtasıyla kullanıcılar arası iletişim sağlar On-Board Processor (OBP) DVB-RCS ve DVB-S2 standartlarını içerir ve uplink-downlink bağlantısını sağlar De-multiplex, demodulate, decode, downlink frekanına geçiş …

Üst katmanlar Internet mimarisiyle uyumludur Uyduya özel fonksiyonlar alt katmandadır Fiziksel katman MPEG (184+4B) RCST (power control) Kanal durumu NCC’ye bildirilir