Tek yönlü ve çift yönlü radyo iletişimi. Dubleks Çalışma

Olası veri iletiminin yönüne bağlı olarak, iletim yöntemleri

iletişim verileri aşağıdaki türlere ayrılır:

□ tek yönlü - iletim yalnızca bir iletişim hattı üzerinden gerçekleştirilir

yazı tahtası;

□ yarım dubleks - iletim her iki yönde de gerçekleştirilir, ancak dönüşümlü olarak

zamanla (böyle bir iletimin bir örneği Ethernet teknolojisidir);

□ çift yönlü - iletim aynı anda iki yönde gerçekleştirilir.

İletimin her iki yönde de gerçekleştirildiği, ancak zaman bölmeli bir moda yarı çift yönlü denir. Herhangi bir zamanda, iletim sadece bir yöndedir.

Zaman bölünmesi, verici düğümün belirli bir zamanda iletim kanalını tamamen işgal etmesinden kaynaklanır. Birkaç verici düğümün aynı anda iletmeye çalıştığı fenomene çarpışma denir ve CSMA/CD erişim kontrol yöntemi altında istenmeyen olmasına rağmen normal kabul edilir.

Bu mod, ağ bir koaksiyel kablo kullandığında veya hub'lar aktif ekipman olarak kullanıldığında kullanılır.

Donanıma bağlı olarak, yarı çift yönlü modda eşzamanlı alım/iletim ya fiziksel olarak imkansız olabilir (örneğin, telsizlerde almak ve iletmek için aynı devrenin kullanılması nedeniyle) veya çarpışmalara yol açabilir.

Yarım dupleksten farklı olarak, veri iletiminin veri alımı ile aynı anda gerçekleştirilebildiği bir mod.

Bu moddaki toplam bilgi alışverişi hızı, değerin iki katına ulaşabilir. Örneğin, 100 Mbps'de Fast Ethernet teknolojisi kullanılıyorsa, hız 200 Mbps'ye (100 Mbps - gönderme ve 100 Mbps - alma) yakın olabilir.

Dubleks iletişim genellikle iki iletişim kanalı kullanılarak gerçekleştirilir: birinci kanal - birinci cihaz için giden iletişim ve ikincisi için gelen, ikinci kanal - birinci cihaz için gelen ve ikincisi için giden.

Bazı durumlarda, bir iletişim kanalı kullanarak çift yönlü iletişim mümkündür. Bu durumda, cihaz veri alırken, gönderilen sinyali sinyalden çıkarır ve ortaya çıkan fark göndericinin sinyalidir (telefon kabloları üzerinden modem iletişimi, GigabitEthernet).

BİT Kavramı

entegre veri iletimi ve veri işleme teknolojisi.

ITT olarak da anılan #BİT, veri işleme ve iletim teknolojilerinin tek bir bütün halinde bütünleşmesi sonucu ortaya çıktı. Bugün, BİT'in gelişimi ve kullanımı, bir bilgi toplumunun yaratılmasına yönelik hareketi belirlemektedir. Böylece, Aralık 1999'da Avrupa Komisyonu, E-Europa - "Elektronik Avrupa" adlı yeni bir proje duyurdu. Amacı, Avrupa sanayi toplumunu bir bilgi toplumuna dönüştürmektir. Bu proje şunları içerir:

İnternet ağının iyileştirilmesi, bilgi kaynaklarının kümesinin genişletilmesi;

öğrenme için İnternet kaynaklarının kullanımı;

internete hızlı ve ucuz erişim sağlamak;

bilgisayar kartları dahil ödeme sisteminin geliştirilmesi;

engelli vatandaşların elektronik topluluğuna katılım;

sağlık hizmetlerinin geliştirilmesi ve bilgi ve iletişim teknolojilerine dayalı ulaşım güvenliğinin sağlanması;

Birden çok Web sitesinin oluşturulması yoluyla hükümet şeffaflığının sağlanması.

Bilgi ve iletişim teknolojileri öncelikle şunları içerir:

bilgi ağlarına erişim ve çalışma;

dijital televizyon;

e-posta ve faks iletişimi;

veritabanları ve mesaj depoları ile çalışma.

Teknik sistemlerde, görev genellikle aralarında bilgi alışverişini organize etmek için iki alt sistemi veya iki düğümü birbirine bağlamaktan doğar. Ortaya çıkan iletişim denir iletişim kanalı.

İletişim kanalları, iletilen sinyalin türüne (elektrik, optik, radyo sinyali vb.), veri iletim ortamına (hava, elektrik iletkeni, optik fiber vb.) ve diğer birçok özelliğe göre bölünebilir. Bu makale, bilgi alma ve iletme modlarına ve kurallarına göre iletişim kanallarının bölünmesine odaklanacaktır. Bu özelliklere göre iletişim kanalları tek yönlü, yarı çift yönlü ve çift yönlü olarak ayrılır.

tek yönlü iletişim

Tek yönlü bir iletişim kanalı tek yönlü bir kanaldır ve veriler yalnızca bir yönde iletilebilir. İlk düğüm mesaj gönderebilir, ikincisi yalnızca onları alabilir, ancak alındığını veya yanıt verdiğini onaylayamaz. Bu tür iletişim kanalının tipik bir örneği okullarda, hastanelerde ve diğer kurumlarda sesli anonslardır. Diğer bir örnek radyo ve televizyondur.

Simpleks veri iletiminde, bir iletişim düğümünün bir vericisi ve diğerinin (diğerlerinin) bir alıcısı vardır.

Yarım dubleks

Yarı çift yönlü iletişim türü ile her iki abone de mesaj alabilir ve iletebilir. Her düğümün hem alıcısı hem de vericisi vardır, ancak aynı anda çalışamazlar. Zamanın her anında, iletişim kanalı bir düğümün vericisi ve diğerinin alıcısı tarafından oluşturulur.

Yarım çift yönlü iletişim kanalının tipik bir örneği telsizdir. Radyoda diyalog genellikle şöyle geçer:

Belka, Belka! Ben Madagaskar'ım! Hoş geldin!

- Madagaskar, ben Belka. Hoş geldin!

"Al" sözcüğü, mesaj gönderme hakkını delege eder. Bu noktada, alıcı olan düğüm verici olur ve bunun tersi de geçerlidir. Elbette veri alışverişinin yönü kendi kendine değişmez. Bunun için özel bir düğme var. Konuşmaya başlayan kişi, iletim modunda telsizi de dahil olmak üzere bu düğmeye basar. Bundan sonra mesajını ve "Al" kod kelimesini söyler, düğmeyi bırakır ve alıcı moduna geri döner. Kod kelimesi karşı tarafın mesajın bittiğini bilmesini sağlar ve bir cevap mesajı için iletim moduna geçebilir. "Al" kelimesi, her iki abone de aynı anda iletmeye başladığında ve muhatap tarafından mesajların hiçbiri duyulmayacağında çarpışmalardan kaçınmanıza izin verir.

çift ​​yönlü iletişim

Çift yönlü bir kanal, verileri aynı anda her iki yönde de iletebilir. İletişim düğümlerinin her birinin bir alıcısı ve bir vericisi vardır. Bağlantı kurulduktan sonra, birinci abonenin vericisi ikinci abonenin alıcısına bağlanır ve bunun tersi de geçerlidir.

Çift yönlü iletişim kanalının klasik bir örneği telefon görüşmesidir. Tabii ki, bir kişinin aynı anda hem konuşup hem de muhatabı dinlemesi zordur, ancak bir telefon görüşmesi sırasında böyle bir fırsat vardır ve görüyorsunuz, tam çift yönlü bir telefonda konuşmak çok daha uygun. yarı çift yönlü bir telsizden daha. Elektronik cihazlar, insanlardan farklı olarak hızları ve iç mimarileri sayesinde sorunsuz bir şekilde aynı anda mesaj gönderip alabilirler.

Anlatım 4. Ağ iletişim yöntemleri.

Ağ iletişim yöntemleri

sinyaller

Daha önce bahsedildiği gibi, bir sinyali fiziksel olarak oluşturmanın ve iletmenin birçok yolu vardır.Elektrik darbeleri bir bakır telden geçebilir, ışık darbeleri bir cam veya plastik fiberden geçebilir, radyo sinyalleri hava yoluyla iletilebilir ve kızılötesindeki lazer darbeleri de öyledir. veya görünür aralık Bir bilgisayardaki verileri temsil eden birler ve sıfırları enerji darbelerine dönüştürmeye kodlama (modülasyon) denir.

Bilgisayar ağlarının sınıflandırılmasına benzer şekilde, sinyaller de çeşitli özelliklerine göre sınıflandırılabilir. Sinyaller aşağıdaki gibidir:

analog ve dijital,

modüle edilmiş ve modüle edilmiş,

senkron ve asenkron,

simpleks, yarım dubleks, dubleks ve multipleks

Analog ve dijital sinyaller

Elektrik voltajının (osiloskop ekranında görülebilen) biçimine bağlı olarak, sinyaller analog ve dijital olarak ayrılır.Çeşitli elektronik ekipmanların belgelerinde oldukça sık bulunduğundan, büyük olasılıkla bu terimlere zaten aşinasınızdır, örneğin teyp, televizyon, telefon vb.

Bir anlamda, analog ekipman, elektronik teknolojisinin giden çağını temsil eder ve dijital ekipman, onun yerini alacak en son olanı temsil eder. Ancak, bir sinyal türünün diğerinden daha iyi olamayacağı unutulmamalıdır. Her birinin kendi avantaj ve dezavantajlarının yanı sıra kendi uygulama alanları vardır. Dijital sinyaller giderek daha fazla kullanılıyor olsa da, asla analog sinyallerin yerini alamayacaklar.

Analog sinyallerin parametreleri

Analog sinyaller zamanla düzgün ve sürekli değişir, böylece grafiksel olarak düzgün bir eğri olarak gösterilebilirler (Şekil 4.1).

Doğada, süreçlerin büyük çoğunluğu temelde analogdur. Örneğin ses, bir mikrofon kullanılarak elektrik voltajına dönüştürülebilen hava basıncındaki bir değişikliktir. Bu voltajı osiloskopun girişine uygulayarak, Şekil 2'de gösterilene benzer bir grafik görebilirsiniz. 4.1, yani Hava basıncının zamanla nasıl değiştiğini görebilirsiniz.

Analog bilgileri daha iyi görselleştirmek için bir arabada geleneksel bir hız göstergesi düşünün. Aracın hızı arttıkça, ibre bir sayıdan diğerine skala boyunca düzgün bir şekilde hareket eder. Başka bir örnek, bir radyo alıcısındaki bir istasyonun ayarlanmasıdır: düğmeyi çevirdiğinizde, alınan frekans düzgün bir şekilde değişir.

Çoğu analog sinyal, bir elektromanyetik alanın yüksek frekanslı salınımları olan radyo dalgaları gibi doğaları gereği döngüsel veya periyodiktir. Bu tür döngüsel analog sinyaller genellikle üç parametre ile karakterize edilir.

Genlik. Maksimum veya minimum sinyal değeri, yani. dalga yüksekliği.

Sıklık. Saniyede döngüsel sinyal değişikliklerinin sayısı. Frekans hertz (Hz) cinsinden ölçülür; 1 Hz, saniyede bir döngüdür.

Evre. Bir dalganın başka bir dalgaya göre veya referans noktası olarak hizmet eden zaman içinde bir noktaya göre konumu. Faz genellikle derece olarak ölçülür ve tam döngünün 360 dereceye eşit olduğu kabul edilir.

Dijital sinyallerin parametreleri

Dijital sinyaller için başka bir isim ayrıktır Ayrık durumlar terimi oldukça yaygındır.Dijital sinyaller, ara durumlarda durmadan neredeyse anında bir ayrı durumdan diğerine geçer (Şekil 4.2).

Dijital sinyale bir örnek, bir arabadaki en son dijital hız göstergesi olabilir (önceki bölümdeki analog hız göstergesi örneğiyle karşılaştırın). Araç hızı arttıkça, hız değerini saatte kilometre olarak gösteren haneler anahtar atlar ve sinyal değeri temelde kesiklidir: örneğin, ayrık durumlar "125 km/s" ve "125 km/s" arasında ara değerler yoktur. "126 km/s". Dijital bilgilerin başka bir örneği, kullanıcının belirli bir istasyonu ayarlamak için radyo istasyonunun frekansına eşit bir kesin sayı girdiği en son radyo alıcısıdır.

Analog ve dijital sinyallerin karşılaştırılması

Bilgisayarlar dijital makinelerdir. İşledikleri bilgiler sıfırlar ve birler ile temsil edilir. İkili bir rakam ya 0 ya da 1'dir, aralarında ya da dışında hiçbir şey yoktur. Bu iyi tanım nedeniyle, dijital sinyaller bilgisayar verilerini temsil etmek ve iletmek için çok uygundur, bu nedenle ağların büyük çoğunluğunda kullanılırlar.

Teknolojinin basitliği nedeniyle, dijital sinyallerin bir takım avantajları vardır:

Dijital ekipman genellikle analog ekipmandan daha ucuzdur.

Dijital sinyaller parazite karşı daha az hassastır.

Ancak analog sinyallerin bazı avantajları da vardır:

Çoğullanması kolaydır, yani. Tek bir kanal üzerinden çok sayıda sinyal iletir.

Zayıflamaya daha az duyarlıdırlar (artan mesafe ile sinyal zayıflaması), bu nedenle verici cihazın aynı gücüyle daha büyük bir mesafeye iletilebilirler.

Genel olarak, hem analog hem de dijital sinyaller yararlıdır. Ancak, bilgisayar ağlarında dijital sinyaller daha yüksek düzeyde güvenlik, bant genişliği ve güvenilirlik sağlayabilir. Ayrıca, dijital hatlar, analog hatlardan önemli ölçüde daha az hataya açıktır.

Yerel alan ağları neredeyse her zaman dijital sinyallerin kablo üzerinden iletilmesine dayanır. Analog sinyaller bazı geniş alan ağlarında kullanılır.

Modüle edilmiş ve modüle edilmemiş sinyaller

İletim yönteminin önemli bir özelliği, doğrudan sinyal modülasyonu ile ilgili olan kanal kapasitesidir. Bir ayrı durumdan diğerine geçişler bir kablo veya başka bir ortamdaki voltaj dalgalanmaları ise, dijital bir sinyal modüle edilmemiş olarak adlandırılır. Aynı zamanda, modüle edilmiş bir sinyalde, ayrık durumlar arasındaki geçiş, yüksek frekanslı bir voltaj dalgalanması olan taşıyıcı sinyalin genliğinde bir değişikliktir.

Modüle edilmemiş sinyal tüm iletişim kanalını kaplar. Buna ek olarak, iletişim kanalı üzerinden başka bir şey iletilemez. Modüle edilmemiş sinyallere bir örnek, bir Ethernet kablosundaki sinyallerdir.

Modülasyon kullanılıyorsa, bir kanal farklı taşıyıcı frekanslarında birkaç dijital sinyal iletebilir. Ayrıca sadece dijital değil, analog sinyaller de farklı taşıyıcı frekanslarda iletilebilir. Bir örnek, tek bir kablonun her biri farklı bir programa sahip düzinelerce televizyon kanalına hizmet verdiği bir kablolu televizyon sistemidir.

modüle edilmemiş sinyaller

Modüle edilmemiş sinyaller oldukça basittir: bir seferde kablo üzerinden yalnızca bir sinyal iletilir. Modüle edilmemiş, analog olabilse de çoğunlukla dijital bir sinyaldir.

Bilgisayar ve iletişim teknolojisinde esas olarak modüle edilmemiş dijital sinyaller kullanılır. Örneğin, bir bilgisayar modüle edilmiş dijital sinyalleri monitörler, yazıcılar, klavyeler vb. ile değiştirir. Modüle edilmiş dijital sinyallerin uygulanmasına bir örnek, birçok sinyalin tek bir kablo üzerinden ayrı kanallarda iletildiği ISDN (Integrated Services Digital Network) sistemidir. Modüle edilmemiş sinyaller iki yönde iletilebilir, yani. Hem verici hem de alıcı, kablonun her iki ucuna aynı anda çalışarak takılabilir.

modüle edilmiş sinyaller

Modüle edilmiş sinyalleri kullanarak, bir kablo üzerinden birkaç iletişim kanalı düzenleyebilir, her iletişim kanalı diğer kanallara müdahale etmeden kendi taşıyıcı frekansında çalışabilir.

Modüle edilmiş sinyaller tek yönlüdür. Bu, sinyalin yalnızca bir yönde iletildiği anlamına gelir: kablonun bir ucuna bir verici ve diğer ucuna bir alıcı kurulur. Ancak, farklı yönlerdeki birkaç kanal aynı anda tek bir kablo üzerinde çalışabilir.

Kablolu televizyona ek olarak, modüle edilmiş sinyaller, veri ve sesin aynı hat üzerinden, muhtemelen uydu veya radyo dalgaları yoluyla aynı anda iletildiği bir DSL (Dijital Abone Hattı) sisteminde kullanılır.

Birden fazla iletişim kanalını bir hatta yerleştirmek için çoğullama yöntemleri kullanılır.

çoğullama

Çoğullama, birçok sinyalin tek bir hat üzerinden aynı anda iletimini ifade eder. Alıcı tarafta, çoğullanmış sinyaller geri yüklenir, yani. birbirinden ayrılmıştır. Kablo TV örneğine geri dönelim. TV'de, bir kanalı seçip geri kalanını atan yerleşik bir sinyal kod çözücüsü vardır. Bu sayede izleyici istediği programı seçebilir.

Birçok literatür kaynağı, çoğullama yöntemlerinden yalnızca analog sinyallerle ilgili olarak bahseder, ancak dijital sinyaller de çoğullanabilir. Aşağıdaki temel çoğullama yöntemleri kullanılır:

kanalların frekans bölümü (Frekans Bölme Metodu - FDM);

kanalların zaman bölümü (Zaman Bölme Metodu - TDM);

yüksek yoğunluklu dalga boyu (Yoğun Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama - DWDM).

Frekans bölme kanalları

Aynı hattı işgal eden kanalların frekans ayrımı ile her kanal kendi frekansında çalışır (Şekil 4.3). Genellikle analog sinyaller bu yöntemle çoğullanır. Frekans bölme ile iki yönlü iletişimin mümkün olması için her iki tarafta hem çoklayıcı hem de çoğullayıcının kurulu olması gerekir.

Geçici kanal ayırma

Tipik olarak, bu teknik dijital sinyalleri çoğaltmak için kullanılır. Zaman bölme ile her kanala kendi zaman aralıkları atanır. Alıcı uçta, farklı kanalların sinyalleri bir demultiplexer ile ayrılır (Şekil 4.4).

Yüksek Yoğunluklu Dalga Boyu Çoğullama

Bu çoğullama yöntemi, sinyalleri fiber optik kablolar üzerinden iletirken kullanılır. Her kanalın sinyalleri, kendi dalga boyuna sahip bir ışık demeti ile iletilir. Fiziksel olarak, bu yöntem, bir ışık demetinin dalga boyu benzersiz bir şekilde frekansıyla ilişkili olduğundan, kanalların frekans bölümü ile çakışır. Ancak, bu yöntemlerin donanım uygulamalarındaki farklılıklar o kadar büyüktür ki, hala ayrı yöntemler olarak kabul edilirler. 4.5, farklı veriler tek bir fiber optik üzerinden aynı anda ve farklı yöntemlerle (örneğin SONET ve ATM) iletilebilir.

Asenkron ve senkron iletim

Dijital bir sinyale gömülü olan veriler, aslında sinyalin ayrık durumlarındaki değişikliklerle temsil edilir. Zamanın belirli noktalarında voltajı bir voltmetre ile ölçerek orijinal sıfırlarımızı ve birlerimizi eski haline getirebiliriz. Ancak tam olarak hangi zaman noktalarında ölçüm yapmanız gerektiğini bilmeniz gerekir. Senkronizasyon, yani hayatımızın her alanında olduğu gibi iletişim teknolojisinde de zamanlama çok önemlidir.

Ağ teknolojisinde bu zamanlamaya bit senkronizasyonu denir. Elektronik cihazlar, asenkron veya senkronize yöntemler kullanarak ayrı bitleri senkronize eder.

asenkron aktarım

Bu yöntem, senkronizasyon için her mesajın başında bulunan başlangıç ​​bitini kullanır. Başlangıç ​​biti alıcı cihaza çarptığında, o anda dahili saatini ileten cihazın saati ile senkronize eder.

senkron iletim

Senkron iletimde, verici ve alıcı cihazların dahili saatleri, yerleşik mekanizmalar tarafından koordine edilir. Örneğin, zaman bilgisi veri sinyallerine gömülebilir. Bu yönteme durum garantili senkronizasyon denir. Senkron yöntemler arasında bu en yaygın olanıdır.

Diğer bir senkron yöntem, zaman bilgisinin verici ve alıcı arasında ayrı bir kanalda iletildiği ayrı bir zaman sinyali kullanılarak senkronizasyondur. Başka bir senkron yöntem geçitlemedir. Bu durumda, özel flaş darbeleri kullanılarak senkronizasyon gerçekleştirilir.

Tek yönlü, yarım çift yönlü ve tam çift yönlü iletim yöntemleri

Veri sinyallerini taşıyan kanallar üç moddan birinde çalışabilir: tek yönlü, yarım çift yönlü ve tam çift yönlü. Bu yöntemler, sinyallerin iletildiği yönlerde farklılık gösterir.

tek yönlü iletim

Adından da anlaşılacağı gibi, bu en basit aktarım yöntemidir. Bazen tek yönlü olarak adlandırılır, çünkü sinyaller tek yönlü bir sokaktaki arabalar gibi yalnızca bir yönde hareket eder (Şekil 4.6).

Televizyon tek yönlü iletişime bir örnektir. Veriler (TV programları) TV'ye iletilir. TV'den stüdyoya veya kablo şirketine hiçbir sinyal gönderilmez. Bu nedenle, TV seti yalnızca bir sinyal alıcısı içerir, ancak bir verici içermez.

Şu anda, etkileşimli televizyon sistemleri daha yaygın hale geliyor ve sinyalleri yalnızca stüdyodan TV'ye değil, aynı zamanda ters yönde de iletmenize izin veriyor. Ancak, çoğu şirketin kablo ekipmanı hala yalnızca tek yönlü iletimi desteklemektedir. Bu, İnternet'in gelişiyle birlikte ciddi bir sorun yarattı. Mevcut kablo sistemi, verileri yalnızca tek yönde, kullanıcıya doğru iletebiliyordu.

Bu eksiklik, örneğin, kullanıcının tarayıcısının isteğini Web sitesine göndermesi gerektiğinden, bir kullanıcının Web sayfalarına erişmesini imkansız hale getirir. Kablo şirketleri bu sorunu çözmek için iki yol sunar:

(her zaman Web sayfalarından çok daha kısa olan) kullanıcı isteklerini telefon hatları üzerinden ve Web sayfalarını televizyon kabloları üzerinden iletmek;

iki yönlü iletimli yeni kablo ekipmanı kurun.

Çoğu şirket, birinci yöntemi, ikinci, daha gelişmiş olana geçici bir alternatif olarak kullandı. Kablo iletim sistemi tek yönlü olarak bırakılırsa, kullanıcının yalnızca kablo ve telefon modem satın alma maliyetlerini karşılaması gerekecektir (sonuncusunun kapasitesi 56 Kbps'den fazla değildir.) Bu durumda, bir yüksek hızlı kablo kanalı tamamen kullanılacaktır.

Birçok kablo şirketi, ekipmanlarını iki yönlü iletişimi desteklemek için hemen yükseltirken, diğerleri hala TV kablosu üzerinden yalnızca tek yönlü İnternet verisi sağlıyor. Bu alanlarda müşteriler, telefon hattına bağlı hem kablolu hem de analog modem kullanmak zorunda kalmaktadır.

Yarım çift yönlü iletim

Tek yönlü ile karşılaştırıldığında, yarı çift yönlü iletimin avantajları açıktır: sinyaller her iki yönde de iletilebilir. Ancak ne yazık ki bu yol, sinyallerin aynı anda iki yöne de geçebileceği kadar geniş değil. Yarı çift yönlü yöntemde, sinyaller bir seferde yalnızca bir yönde iletilir (Şekil 4.7).

Yarım dubleks yöntemi polis araçlarındaki haberleşme cihazları gibi birçok telsiz haberleşme sisteminde kullanılmaktadır. Bu sistemlerde mikrofon düğmesine basıldığında konuşabilirsiniz ancak hiçbir şey duyamazsınız. Kullanıcılar aynı anda her iki uçtaki mikrofon düğmelerine basarsa, ikisi de hiçbir şey duymaz.

dubleks iletim

Dubleks iletişim sisteminin çalışması iki yönlü bir cadde gibidir: arabalar aynı anda her iki yönde de hareket edebilir (Şekil 4.8).

Çift yönlü iletişime bir örnek, normal bir telefon görüşmesidir. Her iki abone aynı anda konuşabilir, her biri hattın diğer ucundaki diğerinin ne söylediğini duyar (ancak ne söylendiğini anlamak her zaman mümkün olmasa da).

Sinyalizasyondaki Sorunlar

Bilgisayarların iletişim kurduğu sinyaller çeşitli müdahalelere ve sınırlamalara tabidir. Farklı kablo türleri ve iletim yöntemleri, girişime karşı farklı duyarlılıklara sahiptir.

Elektromanyetik girişim

Elektromanyetik girişim, yararlı bir sinyalin şeklini bozan yabancı bir elektromanyetik sinyalin izinsiz girişidir. Yararlı sinyale harici parazit eklendiğinde, alıcı bilgisayar sinyali doğru şekilde yorumlayamaz.

Güçlü bir endüstriyel tesisatın yanında bir arabada sürdüğünüzü ve bu sırada radyo dinlediğinizi hayal edin. Temiz ve okunaklı bir sinyal aniden gürültü ve çatırtı ile kaplanır. Bunun nedeni, radyo sinyaline radyodan daha yakın bir kurulumdan güçlü sinyallerin eklenmesidir. Bu nedenle, elektromanyetik girişime bazen gürültü denir.

Oldukça sık, girişim bilinmeyen bir kaynaktan gelir. Elektrik sinyallerinin bilgi işlevlerini yerine getirmediği, ancak çeşitli üretim süreçlerinin bir yan ürünü olduğu birçok Cihaz vardır. Yarattıkları parazit birkaç kilometreye kadar uzayabilir.

Elektromanyetik girişim sadece bilgisayar iletişim teknolojilerinde sorunlara neden olmaz. Şehirlerde elektromanyetik sinyalleri ileten ve alan birçok cihaz vardır: cep telefonları, radyo iletişimi, televizyon vericileri ve alıcıları. Elektromanyetik parazit, zayıf televizyon görüntüsü, kontrolör ile iletişim hatası nedeniyle uçak kazası, tıbbi ekipmanın arızalanması nedeniyle bir hastanın ölümü gibi birçok soruna neden olabilir. Ayrıca, bir kişinin güçlü bir elektromanyetik alan kaynağına uzun süre maruz kalmasından kaynaklanabilecek kanser veya lösemi gibi elektromanyetik radyasyonun uzun vadeli yan etkileri de vardır.

İletişim teknolojisinde, blendajsız bakır teller elektromanyetik girişime karşı özellikle hassastır. Koaksiyel kabloların metal dış kılıfı, onları parazitlerden büyük ölçüde korur. Aynı işlev, blendajlı bükümlü çift kablonun metal kılıfı tarafından da gerçekleştirilir. Korumasız bükümlü çift, parazite karşı oldukça hassastır. Fiber optik kablolar, elektromanyetik parazitlere karşı tamamen duyarsızdır, çünkü içlerindeki sinyaller elektriksel darbeler değil, bir ışık demetidir. Bu nedenle, güçlü elektromanyetik parazit koşullarında, fiber optik iletişim kanalları en iyi şekilde çalışır.

RF paraziti

Radyo frekansı paraziti, radyo vericilerinden ve radyo frekanslarında sinyal üreten diğer cihazlardan gelen sinyallerdir. Ayrıca işlemcileri ve bilgisayar ekranlarını da içerirler. Radyo frekansı, 10 kHz ila 100 GHz arasındaki frekanslardaki elektromanyetik radyasyondur. 2 ila 10 GHz arasındaki frekanslardaki radyasyona mikrodalga da denir.

Radyo frekansı girişiminin etkisi, çeşitli ağ türlerinde kullanılan parazit önleyici filtrelerin yardımıyla ortadan kaldırılır.

karışma

Bu tür parazit, birbirinden birkaç milimetre uzaklıkta bulunan tellerden gelen sinyalleri içerir. Bir telden geçen elektrik akımı, yakınlarda bulunan başka bir telde sinyaller üreten bir elektromanyetik alan yaratır. Oldukça sık, telefonda konuşurken diğer insanların boğuk konuşmalarını duyabilirsiniz. Bunun nedeni çapraz konuşmadır.

Bükümlü çiftte olduğu gibi iki tel birlikte bükülürse, karışma büyük ölçüde azalır. Birim uzunluk başına ne kadar fazla dönüş olursa, girişimin etkisi o kadar az olur. Fiber optik kablo kullanımı bu sorunu tamamen ortadan kaldırmaktadır. Bir kabuğun içine herhangi bir sayıda optik fiber yerleştirilebilir ve içlerindeki sinyaller elektriksel darbeler değil, ışık ışınları olduğundan, birbirleriyle karışmazlar.

Sinyal zayıflaması

Kablodan geçerken elektrik sinyalleri zayıflar ve zayıflar. Kaynağa olan mesafe ne kadar büyük olursa, sinyal o kadar zayıf olur. Sizden biraz uzakta olan birine bir şey söylemeye çalıştığınızı hayal ederek bunu hayal etmek kolaydır. 5 metre uzaktaysa sesinizi (sinyalinizi) net ve yüksek bir şekilde duyacaktır, ancak 50 metre uzaktaysa ona ne hakkında bağırdığınızı zorlukla anlayacaktır. Mesafe ile bu sinyal zayıflamasına sinyal zayıflaması denir.

Zayıflama, çeşitli ağ mimarilerinin spesifikasyonlarının kablo uzunluğu üzerinde bir sınır belirlemesinin nedenidir. Bu sınırlamaya uyulursa, solma etkisi iletişim bağlantısının normal çalışmasını etkilemeyecektir.

Frekans arttıkça zayıflama artar, çünkü sinyalin frekansı ne kadar yüksek olursa, elektromanyetik enerjisinin çevreleyen alana dağılımı o kadar yoğun olur. Frekans arttıkça, telin kendisi bir sinyal taşıyıcıdan bir antene dönüşerek enerjisini uzaya yayar.

Bir fiber optik kablodaki sinyaller de zayıflamaya tabidir. Bunun iki ana nedeni, ışık huzmesinin camdaki safsızlıklar tarafından emilmesi ve camın üretimi sırasında oluşan optik yoğunluğundaki küçük değişiklikler nedeniyle huzmenin saçılmasıdır. Bununla birlikte, fiber optik kablolar, sinyal gücünü kabul edilemez bir düzeye düşürmeden, bakır kablolardan çok daha uzun mesafelerde bir sinyal taşıyabilir.

Bant genişliği

Bir iletişim kanalının bant genişliği genellikle megabit/saniye (Mbps) olarak ölçülür. Bant genişliği, sinyal türünden, ortam türünden ve sinyalin iletildiği mesafeden etkilenir.

Yüksek ve düşük bant genişliği kavramları çok görecelidir. Örneğin, 10 Mbps'lik bir lOBaseT Ethernet verimi, bir telefon modeminin verimine (50 Kbps) kıyasla çok yüksek görünürken, aynı zamanda Gigabit Ethernet (1 Gbps) veya yüksek hızlı WAN bağlantılarına kıyasla sinir bozucu derecede düşük görünüyor. SONET ve ATM olarak.

Kablo türünü ve ağ mimarisini seçerken önemli bir kriter, gerekli (hem şimdi hem de gelecekte) verimdir.

Ağ Büyüme Planlaması

Ağ planlama aşamasında bant genişliğinin her zaman yeterli olmayan bir kaynak olduğu unutulmamalıdır. Şu anda ihtiyaç duyulandan daha yüksek bant genişliğine sahip ekipman satın almak iyi bir yatırımdır: ekstra maliyet kesinlikle karşılığını verecektir.

Bilgisayar ve iletişim teknolojileri hızla gelişiyor. 1980'lerde, tipik WAN bağlantılarının bant genişliği 10 Kbps'ydi ve yerel ağların bant genişliği 2.5 Mbps'ydi. O zamanlar hiç kimse bir gün 100 Mbps'den daha yüksek bir hızda herhangi bir şeyi iletmenin gerekli olacağını hayal bile edemezdi.Sonuçta, video konferans, ses iletimi veya şimdi yaygın olan büyük dosyaların aktarımı gibi teknolojiler henüz mevcut değildi. .

Arttırılmış bant genişliğine sahip bir kablo döşemek, kabloyu daha sonra yenisiyle değiştirmekten çok daha kolay ve ucuzdur Diyelim ki 10 Mbps bant genişliğine sahip Kategori 3 kablonun yeterli olduğu bir 10BaseT ağı kuruyorsunuz. Kategori 5 yerine kategori 3 kablo satın almak size birkaç dolar kazandıracaktır. Ancak birkaç yıl içinde ağınızı 100 Mbps'ye yükseltmeniz gerektiğinde (ki bu neredeyse kesin olacaktır), tüm kabloları değiştirmeniz gerekecektir. Bu, Kategori 5 kablosunu hemen satın alıp kurmanıza kıyasla çok daha pahalıya mal olacaktır.

Ağ erişim yöntemleri

Farklı ağ mimarilerine ve topolojilerine uygun birkaç farklı erişim yöntemi vardır. Aşağıdaki yöntemler en yaygın olarak kullanılır:

jetonun geçirilmesi (röle erişimi);

öncelikleri isteyin.

CSMA/CD yöntemi

Şu anda en yaygın LAN erişim kontrol yöntemi CSMA/CD'dir (Çarpışma Algılamalı Taşıyıcı Algısı Çoklu Erişim). CSMA/CD yönteminin yaygınlığı, büyük ölçüde günümüzde en yaygın Ethernet mimarisinde kullanılmasından kaynaklanmaktadır.

Bu, bir Ethernet kablosuna erişim sağlamanın çok hızlı ve verimli bir yöntemidir. Nasıl çalıştığını anlamak için, adının parçalarına ayrı ayrı bakalım.

Medya kontrolü. Bir bilgisayar CSMA/CD yöntemini kullanarak ağa veri göndermek üzereyken, önce başka bir bilgisayarın verilerini aynı anda aynı kablo üzerinden aktarıp aktarmadığını kontrol etmelidir. Başka bir deyişle, taşıyıcının durumunu kontrol edin: diğer verileri aktarmakla meşgul mü?

Çoklu erişim. Bu, birkaç bilgisayarın aynı anda ağa veri göndermeye başlayabileceği anlamına gelir.

Çatışma algılama. Bu, CSMA/CD yönteminin ana görevidir. Bilgisayar aktarıma hazır olduğunda ortamın durumunu kontrol eder. Kablo meşgulse bilgisayar sinyal göndermez. Bilgisayar kablodaki diğer kişilerin sinyallerini duymuyorsa iletmeye başlar. Ancak, iki bilgisayarın kabloyu dinlemesi ve sinyalleri algılamayarak aynı anda iletime başlaması olabilir. Bu fenomene sinyal çarpışması denir.

Sinyaller bir ağ kablosunda çarpıştığında, veri paketleri yok edilir. Ancak, hepsi kaybolmaz. CSMA/CD yönteminde bilgisayarlar rastgele bir süre bekler ve aynı sinyalleri tekrar gönderir. Zaman aralığı neden rastgele olmalıdır? Her iki bilgisayar da sabit bir milisaniye kadar beklerse, bekleme süreleri çakışabilir ve her şey baştan tekrarlanır. Paketin iletimini (rastgele zaman periyodu daha kısa olduğu ortaya çıktı) ilk kez tekrarlayan bilgisayar, rulette ağa erişim "kazanır".

Çatışma olasılığı düşüktür, çünkü bunlar yalnızca paketlerin başlangıcı eşleşirse, yani. çok kısa süreler. Sinyaller yüksek hızda (Ethernet'te - 10 veya 100 Mbps) iletildiği için performans yüksek kalır.

CSMA/CD yönteminin uygulanması, IEEE 802.3 spesifikasyonları tarafından tanımlanır.

CSMA/CA yöntemi

Yöntemin adı, Carrier Sense Çoklu Erişim ile Çarpışmadan Kaçınma (medya kontrolü ve çakışmadan kaçınma ile çoklu erişim) anlamına gelir.

CSMA/CA daha "güvenilmez" bir yöntemdir. Bilgisayar kabloda başka sinyal bulamazsa yolun açık olduğu sonucuna varmaz ve değerli verilerinizi gönderebilirsiniz. Bunun yerine, bilgisayar önce bir Gönderme İsteği (RTS) sinyali gönderir. Bununla, diğer bilgisayarlara veri aktarmaya başlamayı planladığını duyurur. Aynı anda başka bir bilgisayar aynı şeyi yaparsa, veri paketleri değil, sinyaller çakışması olacaktır. Böylece veri paketleri asla çarpışamaz. Buna çatışma önleme denir.

İlk bakışta, çatışma önleme yöntemi, algılama yönteminden çok daha gelişmiştir. Bununla birlikte, verilere ek olarak, büyük çoğunluğuna ihtiyaç duyulmayan KTS sinyallerinin gönderilmesi gerektiğinden performansı daha düşüktür. Aslında, kabloya gelen sinyallerin sayısı neredeyse iki katına çıkar.

CSMA/CA yöntemi, AppleTalk ağlarında kullanılır.

jetonu geçmek

Sinyal çakışmaları olmadan çalışan bir erişim yöntemi var mı? Böyle bir yöntem var: belirteç geçiş yöntemidir.

Belirteç geçiş yöntemi rekabetçi değildir.Bu yöntemde iki bilgisayar aynı anda bir sinyal iletmeye başlayamaz. Yöntem, katılımcının söz verilene kadar konuşmaya başlayamayacağı bir seminer gibi çalışır. Benzer şekilde, belirteç geçiren ağdaki bir bilgisayar, belirteç kendisine geçene kadar sinyal vermez.

IEEE 802.3-2012 standardı, MAC alt katmanının iki çalışma modunu tanımlar:

● yarı dubleks (yarı çift x) - Paylaşılan bir ortama düğümlere erişmek için CSMA/CD yöntemini kullanır. Bir düğüm, iletim ortamına erişim kazanmasına bağlı olarak, yalnızca bir kerede veri alabilir veya iletebilir;

● Tam dubleks (Tam dubleks) - noktadan noktaya bağlantıya sahip bir çift düğümün aynı anda veri almasına ve iletmesine izin verir. Bunu yapmak için, her düğüm özel bir anahtar bağlantı noktasına bağlanmalıdır.

Erişim yöntemi CSMA/CD

Ethernet'in temel fikri, koaksiyel kabloya dayalı bir bus topolojisi kullanmaktı. Kablo, ağa bağlı iş istasyonlarının çift yönlü (her yöne) yayın gerçekleştirdiği paylaşılan bir iletim ortamı olarak kullanıldı. Kablonun her iki ucuna sonlandırıcılar (fişler) yerleştirildi.

Pirinç. 5.21 Ethernet ağı

Ortak bir iletim ortamı kullanıldığından, düğümlerin fiziksel ortama erişimi üzerinde kontrol gerekliydi. Düğümlerin paylaşılan bir iletim ortamına erişimini düzenlemek için kullandık. çarpışma algılamalı taşıyıcı algılamalı çoklu erişim yöntemi(Çarpışma Algılamalı Taşıyıcı Algısı Çoklu Erişim, CSMA/CD).

CSMA/CD yöntemi aşağıdakilere dayanmaktadır: yarışma(çekişme) ağa erişim hakkı için düğümler ve aşağıdaki prosedürleri içerir:

● taşıyıcı kontrolü;

● çarpışma algılama.

İletime başlamadan önce ağ cihazı, veri iletim ortamının boş olduğundan emin olmalıdır. Bu, taşıyıcıyı dinleyerek elde edilir. Ortam boşsa, cihaz veri iletmeye başlar. Bir çerçeve iletilirken, cihaz iletim ortamını dinlemeye devam eder. Bu, başka hiçbir cihazın aynı anda veri iletimine başlamamasını sağlamak için yapılır. Çerçeve iletiminin sona ermesinden sonra, tüm ağ cihazları, 9,6 μs'ye eşit teknolojik duraklamaya (Inter Packet Gap) dayanmalıdır. Bu duraklama denir çerçeve aralığı ve ağ bağdaştırıcılarını sıfırlamak ve ortamın tek bir ağ aygıtı tarafından özel olarak yakalanmasını önlemek için gereklidir. Teknolojik duraklamanın sona ermesinden sonra, cihazlar çerçevelerini iletmeye başlama hakkına sahiptir, çünkü Çarşamba ücretsizdir.

Ağ cihazları, kanalın boş olduğunu belirlediklerinde herhangi bir zamanda veri iletmeye başlayabilir. Bir cihaz bir çerçeve iletmeye çalışırsa ancak ağın meşgul olduğunu algılarsa, gönderen düğüm iletimi tamamlayana kadar beklemek zorunda kalır.

Pirinç. 5.22 Ethernet ağında çerçeve iletimi

Ethernet bir yayın ortamıdır, bu nedenle tüm istasyonlar ağ üzerinden iletilen tüm çerçeveleri alır. Ancak, tüm cihazlar bu çerçeveleri işlemeyecektir. Yalnızca MAC adresi çerçeve başlığında belirtilen hedef MAC adresiyle eşleşen aygıt, çerçevenin içeriğini dahili bir arabelleğe kopyalar. Ardından cihaz çerçeveyi hatalara karşı kontrol eder ve herhangi bir hata yoksa alınan verileri üstteki protokole iletir. Aksi takdirde, çerçeve atılacaktır. Gönderen cihaz, çerçevenin başarıyla teslim edilip edilmediği konusunda bilgilendirilmez.

Ethernet ağlarında çakışmalar kaçınılmazdır ( çarpışmalar), çünkü bunların meydana gelme olasılığı, CSMA/CD algoritmasının kendisinde mevcuttur. Bunun nedeni, ağ cihazının ağın boş olup olmadığını kontrol ettiği iletim anı ile gerçek iletimin başladığı an arasında bir zaman gecikmesi olmasıdır. Bu süre zarfında ağdaki başka bir cihazın iletim başlatması mümkündür.

Ağdaki birkaç cihaz yaklaşık olarak aynı anda iletime başlarsa, farklı cihazlardan gelen bit akışları birbiriyle çarpışır ve bozulur, yani. çarpışma meydana gelir. Bu durumda, vericilerin her biri, çerçevesinin iletimini tamamlamadan önce bir çarpışmayı algılayabilmelidir. Bir çarpışma algıladıktan sonra, cihaz çerçeveyi iletmeyi durdurur ve ağa 32 bitlik özel bir dizi göndererek çarpışmayı güçlendirir. reçel-sekans. Bu, ağdaki tüm cihazların çarpışmayı tanıyabilmesi için yapılır. Tüm cihazlar çarpışmayı algıladıktan sonra, her cihaz rastgele seçilen bir zaman aralığı (her ağ istasyonu için kendi zamanı) için kapatılır. Süre dolduğunda cihaz tekrar veri aktarmaya başlayabilir. İletim devam ettiğinde, çarpışmaya dahil olan cihazların ağdaki diğer cihazlara göre veri iletim önceliği yoktur.

16'nın bir çerçeve iletmeye çalışması bir çarpışmaya neden olursa, verici denemeyi bırakmalı ve çerçeveyi atmalıdır.

Pirinç. 5.23 Ethernet çarpışma algılama

çarpışma alanı

Yarı çift yönlü Ethernet teknolojisinde, fiziksel katman standardından bağımsız olarak bir kavram vardır. çarpışma alanı.

çarpışma alanı(çarpışma alanı), ağın hangi bölümünden kaynaklandığına bakılmaksızın tüm düğümleri bir çarpışmayı tanıyan Ethernet ağının bir parçasıdır.

Tekrarlayıcılar ve hub'lar üzerine kurulu bir Ethernet ağı, bir çarpışma etki alanı oluşturur.

Tekrarlayıcının, ağın toplam uzunluğunu artırmak için bir veri iletim ortamının bölümlerini bağlamak için kullanılan bir OSI fiziksel katman cihazı olduğunu hatırlayın.

Koaksiyel kabloya dayalı Ethernet ağları (10BASE2 ve 10BASE5 spesifikasyonları), iki fiziksel segmenti birbirine bağlayan iki portlu tekrarlayıcılar kullandı. Tekrarlayıcı şu şekilde çalıştı: bir ağ segmentinden sinyal aldı, onları güçlendirdi, senkronizasyonu geri yükledi ve diğerine iletti. Tekrarlayıcılar, karmaşık filtreleme ve diğer trafik işlemlerini gerçekleştirmedi, çünkü akıllı cihazlar değildi. Ayrıca, tekrarlayıcıların ve bunlara bağlanan segmentlerin toplam sayısı, zaman gecikmeleri ve diğer nedenlerle sınırlıydı.

Daha sonra, iş istasyonlarının ayrı bir kabloyla bağlandığı çok noktalı tekrarlayıcılar ortaya çıktı. Bu tür çoklu bağlantı noktalı tekrarlayıcılara "hub" adı verilir. Multiport tekrarlayıcıların ortaya çıkış nedeni ise şu şekildeydi. Orijinal Ethernet teknolojisi, iletim ortamı olarak koaksiyel kablo ve bir veri yolu topolojisi kullandığından, bina kablolaması kurmak zordu. Daha sonra, yapılandırılmış bina kablolaması için uluslararası standart, tüm cihazların bükümlü çift kablolar kullanılarak tek bir konsantrasyon noktasına bağlandığı bir yıldız topolojisinin kullanımını tanımladı. Token Ring teknolojisi bu gereksinimlere çok uygundu ve bu nedenle rekabette ayakta kalabilmek için Ethernet teknolojisinin yeni gereksinimlere uyum sağlaması gerekiyordu. İletim ortamı olarak bükümlü çift kablolar ve bir yıldız topolojisi kullanan 10BASE-T Ethernet spesifikasyonu bu şekilde doğdu.

Hub'lar, OSI modelinin fiziksel katmanında çalıştı. Portlardan birinden alınan sinyalleri geri yükledikten sonra diğer tüm aktif portlara tekrarladılar ve herhangi bir trafik filtreleme veya başka bir veri işleme yapmadılar. Bu nedenle, hub'lar kullanılarak oluşturulan ağların mantıksal topolojisi her zaman bir veri yolu olarak kalmıştır.

Zaman içinde bir noktada, tekrarlayıcılar ve yoğunlaştırıcılar üzerine kurulu ağlarda, yalnızca bir düğüm veri iletebilir. Ortak iletim ortamında sinyallerin aynı anda alınması durumunda, çarpışma, bu da iletilen çerçevelerin zarar görmesine neden oldu. Böylece, bu tür ağlara bağlı tüm cihazlar aynı çarpışma alanındaydı.

Pirinç. 5.24çarpışma alanı

Ağ bölümlerinin ve içlerindeki bilgisayarların sayısındaki artışla, çarpışma sayısı arttı ve ağ verimi azaldı. Ayrıca, segmentin bant genişliği, kendisine bağlı tüm cihazlar arasında bölündü. Örneğin, 10 Mbps bant genişliğine sahip bir segmente on iş istasyonu bağlıysa, her cihaz ortalama olarak 1 Mbps'den fazla olmayan bir hızda iletim yapabilir. görev ortaya çıktı ağ segmentasyonu, yani bant genişliği için rekabet eden müşteri sayısını azaltmak için kullanıcıları fiziksel konumlarına göre gruplara (segmentlere) bölmek.

Anahtarlamalı Ethernet

Ağı bölümlere ayırma ve performansını iyileştirme görevi, adı verilen bir cihaz kullanılarak çözüldü. köprü(köprü). Köprü, 1980'lerin başında Digital Equipment Corporation (DEC) mühendisi Radia Perlman tarafından geliştirildi ve ağ bölümlerini bağlamak için tasarlanmış bir OSI bağlantı katmanı cihazıydı. Köprü, yönlendiricilerden biraz sonra icat edildi, ancak daha ucuz ve ağ katmanı protokollerine karşı şeffaf olduğu için (bağlantı katmanında çalıştı), yerel ağlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Köprü bağlantıları ( köprüleme) IEEE LAN standartlarının temel bir parçasıdır.

Köprü algoritmaya göre çalıştı şeffaf köprü(şeffaf köprü), IEEE 802.1D standardı tarafından tanımlanır. Çerçeveleri bir bölümden diğerine iletmeden önce, bunları analiz eder ve yalnızca böyle bir aktarım gerçekten gerekliyse, yani hedef iş istasyonunun MAC adresi başka bir bölüme aitse iletir. Böylece, köprü bir bölümün trafiğini diğerinin trafiğinden ayırdı ve bir büyük çarpışma alanını birkaç küçük parçaya böldü, bu da ağın genel performansını artırdı. Ancak köprü, yayın çerçevelerini (örneğin, ARP protokolünün çalışması için gerekli) bir segmentten diğerine iletti, böylece ağdaki tüm cihazlar aynıydı. yayın alanı (yayın alanı).

Şeffaf köprü algoritması Bölüm 6'da daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Anahtarlamalı Ethernet(Ethernet anahtarlamalı ağ) segmentleri köprüler veya anahtarlarla bağlanan bir Ethernet ağıdır.

Pirinç. 5.25 Bir köprü kullanarak iki ağ kesiminin bağlanması

Köprüler tipik olarak iki bağlantı noktalı aygıtlar olduğundan, yalnızca bir segmentteki iş istasyonlarının sayısı nispeten az olduğu sürece verimliydiler. Arttığı anda ağlarda tıkanıklık meydana geldi ve bu da veri paketlerinin kaybolmasına neden oldu.

Bir ağa bağlı cihaz sayısının artması, iş istasyonu işlemcilerinin gücünün artması, multimedya uygulamalarının ve istemci-sunucu uygulamalarının ortaya çıkması daha fazla bant genişliği talep etti. Artan bu taleplere yanıt olarak Kalpana, 1990 yılında ilk değiştirmek (değiştirmek), EtherSwitch olarak adlandırılır.

Anahtar, çok kapılı bir köprüdür ve ayrıca OSI modelinin veri bağlantı katmanında da çalışır. Anahtar ve köprü arasındaki temel fark, daha üretken olması, farklı bağlantı noktası çiftleri arasında aynı anda birkaç bağlantı kurabilmesi ve gelişmiş işlevleri desteklemesidir.

Pirinç. 5.26 Anahtarlar üzerine kurulu yerel alan ağı

1993 yılında Kalpana, anahtarlarına Tam Çift Yönlü Ethernet Anahtarı (FDES) teknolojisini tanıttı. Zamanla, Hızlı Ethernet teknolojisinin gelişmesiyle birlikte tam çift yönlü çalışma, IEEE 802.3 standardının bir parçası haline geldi.

Tam çift yönlü modda çalışma, aynı anda bilgi alma ve iletme imkanı sağlar. iletim ortamına sadece iki cihaz bağlanır. Alım ve iletim, "noktadan noktaya" iki farklı fiziksel kanalda gerçekleştirilir. Örneğin, farklı çift bükümlü kablo çiftleri veya bir optik kablonun farklı fiberleri üzerinden.

Bu, medya çakışmalarını ortadan kaldırır (medya çekişmesi olmadığı için artık CSMA/CD gerektirmez), veri iletimi için mevcut süreyi artırır ve kullanılabilir kanal bant genişliğini iki katına çıkarır. Her kanal tam hızda iletim sağlar. Örneğin, 10BASE-T spesifikasyonu için her kanal 10 Mbps'de veri iletir. 100BASE-TX spesifikasyonu için 100 Mbps'de. Dubleks bağlantının uçlarında bağlantı hızı iki katına çıkar çünkü veriler aynı anda iletilebilir ve alınabilir. Örneğin, verilerin kanallar üzerinden 1000 Mbps hızında iletildiği 1000BASE-T spesifikasyonunda toplam verim 2000 Mbps olacaktır.

Pirinç. 5.27 Tam çift yönlü modda veri aktarımı

Ayrıca, tam çift yönlü mod sayesinde, ağın toplam uzunluğu ve içindeki cihaz sayısı üzerindeki kısıtlama ortadan kalktı. Geriye kalan tek şey, komşu cihazları birbirine bağlayan kabloların uzunluğundaki sınırlamadır.

Tam çift yönlü çalışma, yalnızca bağlantı noktaları onu destekleyen ağ aygıtlarını bağlarken mümkündür. Bir aygıt bağlantı noktasına paylaşılan bir medya bölümü bağlıysa, bağlantı noktası yarı çift yönlü modda çalışacak ve çakışmaları algılayacaktır. Modern ağ cihazlarının bağlantı noktaları, yarı çift yönlü veya tam çift yönlü çalışma modunun otomatik algılama işlevini destekler.

Bağlantı noktası tam çift yönlü modda çalışırken, ardışık çerçeveler arasındaki gönderme aralığı, 9,6 µs'ye eşit teknolojik duraklamadan az olmamalıdır. Tam dupleks modunda çalışırken cihazların alma arabelleklerinin taşmasını önlemek için bir çerçeve akış kontrol mekanizması kullanılması gerekir.

10, 40 ve 100 Gigabit Ethernet özelliklerinin yalnızca tam çift yönlü çalışmayı desteklediğine dikkat edilmelidir. Bunun nedeni, modern ağların tamamen anahtarlanmış hale gelmesi ve anahtarların diğer anahtarlarla veya yüksek hızlı ağ bağdaştırıcılarıyla etkileşime girerken neredeyse her zaman tam çift yönlü modu kullanmasıdır.

WiFi bağlantıları yarım çift yönlü modda çalışırken, LAN'ın kablolu kısmı tam çift yönlü modda çalışır. Bu makaleyi okuyarak daha fazlasını öğrenin.

Dubleks ve Simplex

Bir ağda, "çift yönlü" terimi, tek yönlü iletişimi ifade eden "tek yönlü" yerine, iki noktanın veya aygıtın birbirleriyle her iki yönde iletişim kurma yeteneğini ifade eder. Çift yönlü bir iletişim sisteminde, her iki nokta (cihaz) bilgi iletebilir ve alabilir. Dubleks sistemlere örnek olarak telefonlar ve telsizler verilebilir.

Öte yandan, tek yönlü bir sistemde, bir cihaz bilgiyi iletir ve diğeri alır. Uzaktan kumanda, uzaktan kumandanın sinyalleri ilettiği ancak yanıt olarak almadığı bir tek yönlü sisteme bir örnektir.

Tam ve yarım dubleks

İki bileşen arasındaki tam çift yönlü iletişim, her ikisinin de aynı anda birbirine bilgi gönderip alabilmesi anlamına gelir. Telefonlar her iki taraf da aynı anda konuşup dinleyebildiği için full duplex sistemlerdir.

Yarı çift yönlü sistemlerde, bilgi iletimi ve alımı dönüşümlü olarak gerçekleşmelidir. Bir noktayı iletirken, geri kalanı yalnızca almalıdır. Telsizler yarım çift yönlü sistemlerdir, iletimin sonunda katılımcının "Alındı" demesi gerekir, bu da bilgi almaya hazır olduğu anlamına gelir.

WiFi yönlendiriciler (yönlendiriciler), yarı çift yönlü modda çalışan IEEE 802.11 adlı belirli bir standart veya protokol kullanarak WiFi özellikli herhangi bir elektronik cihazdan (dizüstü bilgisayar veya akıllı telefon gibi) İnternet'e gelen ve bu cihazlardan gelen bilgi akışlarını modüle eden ve programlayan cihazlardır. WiFi, yalnızca belirli bir IEEE standardının ticari markasıdır.

WiFi cihazları, yönlendiriciye 2,4 GHz veya 5 GHz radyo dalgaları kullanarak bağlanır. Yönlendirici, bağlı cihaz ve İnternet arasında bilgi akışlarının doğru dağıtımını garanti eder; tam çift yönlü modda çalışan bir zaman bölmeli (TDD) çağrı işlemi kullanarak.

TDD, gönderme ve alma arasında değişen zaman periyotları oluşturarak veya bölerek tam çift yönlü iletişimi öykünür. Veri paketleri, çizelge tarafından belirtildiği gibi her iki yönde de hareket eder. Bu zaman dilimlerini hassas bir şekilde bölerek, bağlı cihazlar aynı anda hem gönderip hem de alabilir.

Tam çift yönlü radyo kontrolü elde etmenin en büyük zorluğu, sistemler arası parazittir. Bu, sinyalin kendisinden daha yoğun olan parazit veya gürültüdür. Basitçe söylemek gerekirse, tam çift yönlü bir sistemde parazit, bir nokta aynı anda hem gönderip hem de aldığında ve ayrıca kendi iletimini aldığında meydana gelir, dolayısıyla kendi kendine parazit oluşur.

Araştırma ve bilimsel topluluklarda neredeyse tam çift yönlü kablosuz iletişim mümkündür. Bu, büyük ölçüde iki düzeyde kendi kendine müdahaleyi ortadan kaldırarak elde edilir. İlk yol, gürültü sinyalinin kendisini tersine çevirmektir ve ardından gürültü azaltma işlemi dijital olarak daha da geliştirilir.

Peki ya kablolu ağ?

LAN'ın kablolu kısmı, bir Ethernet kablosu bağlantısı oluşturan iki çift bükümlü kablo kullanarak tam çift yönlü modda iletişim kurar. Her bir çift, bilgi paketlerini aynı anda iletmek ve almak için tasarlanmıştır, bu nedenle veri çakışması olmaz ve aktarım parazitsiz gerçekleştirilir.

WiFi iletişimi alanında ilerleme

IEEE 802.11 protokolünde, daha iyi menzil veya daha iyi verim veya her ikisini elde etmek için değişiklikler yapılmıştır. 1997'deki kuruluşundan 2016'ya kadar, kablosuz standartları 802.11, 802.11b/a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac ve son olarak en son 802.22'den ayarlanmıştır. Ne kadar gelişmiş olsalar da, her zaman yarı çift yönlü modda çalışacak olan 802 ailesinin bir parçasıdırlar. Özellikle MIMO teknolojisinin dahil edilmesiyle birçok iyileştirme yapılmış olmasına rağmen, yarı çift yönlü modda çalışmak genel spektral verimliliği yarı yarıya azaltır.

Yönlendiriciler tarafından desteklenen MIMO'nun (birçok girdi ve birçok çıktı ile) çok daha yüksek veri hızlarını tanıttığını belirtmek ilginçtir. Bu yönlendiriciler, aynı anda birden fazla veri akışını iletmek ve almak için birden fazla anten kullanır, bu da genel iletim hızını artırabilir. Bu, saniyede 600 megabit ve daha yüksek hızların reklamını yapan 802.11 N yönlendiricilerinde de yaygındır. Ancak, yarı çift yönlü modda çalıştıkları için, bant genişliğinin yüzde 50'si (saniyede 300 megabit) iletim için ayrılırken, diğer yüzde 50'si alma için kullanılır.

Gelecekte tam dubleks WiFi

Tam çift yönlü kablosuz iletişimde artan ticari ilgi var. Bunun ana nedeni, yarım dubleks FDD ve TDD'deki ilerlemenin doygun olmamasıdır. MIMO teknolojisindeki yazılım geliştirmeleri, modülasyon gelişmeleri ve iyileştirmeler giderek daha karmaşık hale geliyor. Gittikçe daha fazla yeni cihaz kablosuz bağlantıya sahip olduğundan, spektrum verimliliğini artırma ihtiyacı son derece önemlidir. Tam çift yönlü kablosuz teknolojinin ortaya çıkışı, spektral verimliliği anında ikiye katlayacaktır.