DSL ailesinin ilk üyesi olan ADSL ,yalnız veri iletimi için değil kablo TV yayını için de alternatif bir iletim ortamı oluşturur. ADSL -adı üzerinde- asimetrik bir iletişim ortamı sunar. Yani alış ve gönderiş hızları birbirinden farklıdır. Alış (downstream) yönündeki hız 128Kbps'ten başlayıp 8Mbps'e, gönderiş (upstream) yönündeki hız ise 16Kbps'ten başlayıp 2Mbps'e kadar çıkabilmektedir.
ADSL Standartlarını arasında ANSI ve ITU standartları en yaygın olanlarıdır. DSL (Digital Subcriber Line - Sayısal Abone Hattı) temel olarak telefon hatları gibi bakır tel üzerinden yüksek hızlı veri iletimini olanaklı kılan teknolojiler bütünüdür. En bilinen türleri :
• HDSL (High bit rate DSL, Simetrik 2.048 Kbps)
• IDSL (ISDN DSL, Simetrik 64-128 Kbps)
• SDSL (Symmetric DSL, Simetrik 144Kbps-2.3Mbps)
• ADSL (Asymmetric DSL, 8Mbps Downstream-2Mbps Upstream)
• VDSL (Very high rate DSL, 12,9-53 Mbps)
Teknoloji olarak baktığımızda aslında ADSL'in oldukça yeni olduğu görülmektedir. İlk geliştirilme amacı telefon kablosu gibi çift kablo kullanılarak kablo TV yayını yapılmasını sağlamaktı. Ama sonra başka özellikleri de keşfedildi. 1993 yılında eski telefon hatlarında yüksek hızda veri iletiminin gerçekleşmesini sağlayan DMT (Discrete Multitone) yöntemi standart haline getirilerek ilk ciddi adım atıldı. Gerçek kullanıcılarla iletim deneylerine ancak 1996 yılında başlandı. 1998 yılında ise ADSL başta Amerika sonra Avrupa olmak üzere bütün dünyada yaygınlaştı.
ADSL mesafe hassasiyeti olan bir bağlantıdır. Bir bağlantının iki ucu arasındaki mesafe, alış ve gönderiş kanallarının bant genişliklerine, kullanılan kablonun çapına ve kablonun durumuna bağlıdır. Yani kısacası mesafe uzadıkça hız sınırı azalır. Genel olarak 128Kbps-2Mbps yaklaşık 5km, 2-8Mbps yaklaşık 3km 'dir.
Eski Telefon servisi (Plain Old Telephon Service - POTS) hatları üzerinden ADSL den yaralanmak mümkün. Bununla beraber telefon hattını analog amaçlı kullanmaya devam edebiliyoruz. Yani ADSL bağlı bir hatta aynı anda hiç bir kesinti olmadan telefonla konuşabiliyoruz. Doğal olarak da aynı zamanda Faks alıp gönderebiliyoruz. Ama Faks işlemini ADSL üzerinden değil de gene normal telefon hattı üzerinden yapmış oluyoruz.
ADSL bağlantısı olan bir hattın üzerinde 3 temel iletim kanalı vardır. İlk ve çoğunlukla en genişi Alış kanalıdır. İkincisi buna eşlik eden Gönderiş kanalı olur. Sonuncusu ise önceden de belirttiğimiz POTS kanalıdır. Bunlar birbirlerinden değişik frekans aralıkları kullandıkları için ayrılırlar. Bu kanallardan POTS telefon konuşması yani ses aktarmak için kullanılır. Frekans alanı ve aralığı olarak POTS kanalına 4 kHz oldukça yeterlidir. Veri kanalları 25 kHz aralığından başlayıp kablolamanın el verdiği kadar artabilir. Farklı frekans kanalları arasında asla karışma olmaz. Aşağıda kabaca frekansları ayırmak için kullanılan yöntemlerden DMT modülasyonunun frekans spektrumu var.
Frekans konusuyla alakalı olarak Sinyal ve Gürültü ikilisini beraber açıklayalım. Burada gürültüden (noise) maksat hattaki sinyalleri bozan, bölen yada karıştıran istenmeyen dış sinyallerdir. ADSL hattı radyo frekanslarından, termal enerjinin yarattığı sinyallerden ve başka bir kablonun yarattığı elektriksel indüksiyondan (Crosstalk) etkilenebiliyor. ADSL hattımızın fiziksel sağlığını anlayabilmek için SNR (signal-to-noise ratio) değerini incelememiz gerek. Birim olarak dB (desibel) kullanılıyor. Matematiksel bir formülle hesaplanan bu oran bize hattaki başarımı gösteriyor. Düz mantıkla Sinyal gücü/Hattaki gürültü de diyebiliriz. Teknik olarak ne kadar yüksek olursa o kadar iyi. Ülkemizde ideal değerler Gönderiş için 45db , Alış için 31db tabi ki bunlar yaklaşık değerler. Ayrıca farklı modemlerin aynı hatta bu değeri birbirlerinden biraz farklı ölçtüklerini de görülüyor.
Line Attenuation (zayıflama) ise bize gönderilen sinyalin ilk gücü ile bize gelen gücü arasındaki ilişkidir. Doğal olarak ilk güç değeri son değerden yüksektir. Hat zayıflama değeri bize ilk ve son değerin arasındaki matematiksel ilişkiyi verir. dB cinsindendir. Değerin az olması her zaman daha iyidir. Normal olan Gönderiş ve Alış için 11dB'dir ama Türkiye'deki hatları düşününce benim hattaki gibi nerdeyse 2 ye katlanmış değerler beklenen değerler oluyor. Zayıflama değerinin azalması için firmalar tarafından hattın belirli yerlerine Tekrarlayıcı (Repeater) gibi cihazlar konulması gerekiyor. Bu sayede ulaşılabilir bağlantı mesafesi oldukça artmış oluyor.
SNR ve Attenuation değerleri değiştirmek bizim elimizde olmasa da eğer hattımız birden fazla modülasyon destekliyorsa , farklı tercihler yaparak avantaj sağlamak mümkün. Modülasyon teknikleri konusunda bazı fikirler edinebilirsiniz. ADSL bağlantınızda istediğiniz hız değerlerine ulaşamamanızın baş suçlusu bu değerler ve tabi ki Türkiye'deki telefon hatları. Bu değerlerdeki sorunlar tahmin ettiğinizden daha zararlı. Sinyal gücü yetersizliği ve kayıplar yüzünden hattan düşmek , veri gönderme ve alma hızlarının azalması , bunlara bağlı olarak web sayfalarının açılma sürelerinde uzama meydana gelmesi beklenen sonuçlar oluyor.
Bu sorunların nasıl oluştuğundan biraz daha bahsedelim. Temel sorun, lojik karakterler olarak iletilen verilerin bozulmasından ibaret. Bu yüzden gelen yada gönderilen veri hücrelerinde (cell) ve çerçevelerinde (frame) hatalar oluşuyor. Bu hatalar düzletilemediği (crc) zaman verilerin tekrar iletilmesi isteğine sebep oluyor. Buda doğal olarak birim zamanda iletilen verinin azalmasına yada tekrar iletim sürecinde geçen süre yüzünden geç açılan web sayfaları sorununa yol açıyor. Diğer bir sorun ise gene veri alırken , zayıf olan gönderim sinyali yüzünden geri gönderilemeyen ACK(Acknowledge) sinyalinin gönderilene kadar karşı tarafın anlıkta olsa verinin geri kalanını göndermemesi. ACK sinyali verinin alındığına dair karşı tarafa gönderilen onay sinyali oluyor. Uzun lafın kısası internetten dosya çekerken yada gönderirken bu sorunlar her zaman yavaşlığa sebep oluyor.
Modülasyon teknikleri geçmeden önce DSLAM (Digital Subcriber Line Acces Multiplexer) den bahsetmek istiyorum. ADSL servisini sağlayan firmalar, kullanıcıların hatlarından gelen bağlantılarını bir araya getirip internete çıkartmak için DSLAM kullanırlar.Bir çeşit ağ cihazıdır ve bir tarafı güçlü bir internet omurgasına bağlıdır. Statik yada dinamik IP adreslemesi ve gereken yönlendirme işlemlerini yapan hep DSLAM 'dır. Ayrıca çoğu birden fazla farklı modülasyon tekniğini destekleyebilir. Aşağıda komplike ve basit bir DSLAM görebilirsiniz.
Modülasyon
ADSL tarafından bakarsak, bir hat üzerinden oluşturulmuş kanalların frekans aralıklarının yani gelen sinyallerin ayrılış metoduna modülasyon diyebiliriz. Değişik modülasyon teknikleri var fakat genele baktığımızda G.dmt (ITU G.992.1) , ANSI T1.413 ve G.lite (ITU G.922.1) (Bazı yerlerde DSL çeşidi olarak da geçer) en yaygın ADSL modülasyonları oluyor. Benim bildiğim kadarıyla ülkemizdeki DSLAM'lar 2 çeşit modülasyonu destekliyor. NEC(Globespan) firmasından alınanlar T1.413 , Alcatel firmasınınkiler ise G.dmt . Yurt dışında ise G.lite kullanımı giderek çoğalıyor.
Merakınızı gidermek ve modülasyon kavramının daha iyi anlaşılması için G.dmt modülasyonunu kısaca inceleyelim. Adından da anlaşılacağı gibi DMT yöntemine oldukça benzeyen bir sistemi vardır. Ama altında yatan QAM (quadrature amplitude mod.) dir. Hattaki 3 kanaldan gönderiş ve alış kanallarını 4 kHz'lik 249 parçaya -alttaşıyıcı- (subcarriers) böler. Bu parçalardan bazılarının özel işlevleri var. Ama geri kalanı, veri gönderilirken karşılıklı olarak değiştirilerek en sağlıklı ve gürültüsüz kanaldan veri iletimi yapmak için kullanılır. DSLAM olarak bakarsak. bu modülasyon DMT den daha az güç gerektirir ve kullanılan çekirdek (core) maliyeti hesaplıdır.
T1.413 modülasyonu ise ANSI tarafından DMT temel alınarak oluşturulmuştur. G.dmt den daha eskidir. Hatta çoğunlukla standart olarak ADSL ile birlikte anılır. Ayrıca G.dtm den daha çok güçe ihtiyaç duyar ve kullanır. Başka farklılıklar olarak değişik alttaşıyıcı frekansları ve farklı özel sinyaller içerir.
G.lite modülasyonun ise daha farklı bir özelliği var. Genel olarak G.dmt ile neredeyse aynıdır ama onu esas farklı kılan özelliği POTS sinyalinin DSLAM tarafından kaldırılmasıdır.Sinyaller zaten ayrılmış gönderildiği için Splitter kullanmak gerekmez. Böylece POTS 'un negatif etkileri azalır ve ADSL sinyalleri daha güçlenir. G.lite 'ın bir ADSL türü olarak düşünülmesi de bu yönünden geliyor.
Peki bu modülasyonlardan hangilerini kullanacağız. Günlük kullanımda normal şartlarda farkları pek anlaşılamasa da DSLAM desteklediği sürece G.dtm yada G.lite yerine T1.413 kullanmak bazı yararlar sağlayabiliyor çünkü kullanılan yüksek sinyal gücü ile SNR değerinin artması ve zayıflamanın azalması muhtemel. Bazı kaynaklarda G.dtm modülasyonunun T1.413 den daha avantajlı olduğu söyleniyor. Sonuçta tam olarak kesin bir şey yok ama seçim sizin.
ATM Teknolojisi
Yukarıda ADSL'in daha çok donanımsal özelliklerinden bahsettik, ama işin birde yazılımsal kısmı var. Yazılım dediğimde aklınıza sadece programlar gelmesin, PPP , TCP/IP gibi Protokoller , sayısal işaret işleme (DSP) tekniği , crc hata düzletme vb. şeyler de bu konunun kapsamında. ATM (Asynchronus Transfer Mode) ise DSLAM ile aramızdaki veri , ses ve görüntü transferini hızlı bir şekilde sağlayan anahtarlama/çoğullama teknolojisidir.
ATM teknolojisinin en önemli birkaç özelliği, veri iletiminde hücre (cell) olarak adlandırılan sabit uzunlukta ve küçük boyutlu veri paketlerini kullanması; veri ses ve video uygulamalarının gerektirdiği farklı türde hizmet (service) sınıflarını desteklemesi ve sunmasıdır.
ATM, bağlantıya yönelik bir iletim protokolüdür. İki nokta arasında iletim yapılabilmesi için, önce ikisi arasında bağlantı kurulması gerekir. Bu yönüyle Dial-Up bağlantıyı anımsatır. Böylelikle bağlantı kurulduktan sonra hücrelerin içine fazladan alıcı ve verici adreslerinin koyulmasına gerek olmaz.
Hücre (cell) , ATM protokolünde iletim için kullanılan temel sabit uzunlukta veri paketleridir. Boyutu 53 Byte dır. Bunun 5' i başlık ve 48' i de aktarılacak veri içindir. Hücrelerin sabit uzunlukta olması donanım cihazlarının daha hızlı ve basit olmasına izin verir.
Önceden de dediğimiz gibi ATM ağda hücre aktarımı kurulan sanal devreler (virtual circuits) üzerinden gerçekleşir. Yani iletim yapılabilmesi için önceden iki nokta arasında sanal devre kurulmuş olması gerekir.
İki çeşit sanal devre vardır. Birincisi anahtarlamalı sanal devre (Switched VC), diğeri kalıcı sanal devre (Permanent VC). Birinci yöntemde devre gerektiğinde kurulur ve işi bitince sonlanır. Böylelikle noktalar arasında esnek iletişim kanalları oluşturulması sağlanır. İkinci yöntem ADSL de kullanılan yöntemdir. Sistem konfigürasyonu sırasında kurulur ve sistem işletilmeye başladığı andan itibaren sürekli kalır. Yani DSLAM da bize ayrılmış portumuz hep hazır şekilde bizim bağlantımızı bekler.
ATM bir ağda iki nokta arasında sanal devre kurulması demek, aslında ikisinin arasında sanal yol (Virtual Path -VP) ve onunda içerisinde sanal kanal (Virtual Channel - VC) oluşturulması anlamına gelir. Temel iletim birimi hücreler bu sanal kanallar içerisinde yol alır. Sanal yol birden çok şeridi içeren bir anayola, sanal kanallarda bu yoldaki şeritlere benzer. Aynı kablo üstünde birden fazla ATM bağlantı kurulmasını sağlayan bunlardır.
Sanal yol numarası (VP Identifier -VCI) ve sanal kanal numarası (VP Identifier -VPI) sanal devreleri birbirinden ayırmaya yarar. Türkiye'de ADSL bağlantı için bu değerler " VPI=8 , VCI=35 " dir.
Encapsulation (Kapsülleme) ise gönderme ve alma bağlamında, bir veri yapısının iletim için başka bir veri yapısının içine girmesine yada saklanmasına deniyor.. Örnek verirsek TCP/IP formatlı veri paketi bir ATM çerçevesine kapsüllenebiliyor. ATM çerçevesinin İletimi ve gönderimi sırasında oluşan kapsüllenmiş veri paketleri , basitçe transferi tanımlayan ATM verileri arasında akan bitlerdir. Kapsülleme tipleri olarak PPPoE ve PPPoA en çok kullanılan protokoller. Bunların dışında Multiprotocol over ATM (RFC 1483) , Classical IP over ATM (RFC 1577) ve Routed/Bridged IP (RFC 1483) protokolleri de bulunuyor.
Protokollere geçmeden önce PPP (Point-to-Point Protocol) kavramını hatırlayalım. PPP bir bilgisayarın internete bağlanma metodudur. PPP eski SLIP protokolünden daha stabil ve hatadan arınmış bir ortam sunar. OSI modelinin veri bağı katmanında (Data Link Layer - DLL ) çalışır. Bilgisayarın TCP/IP paketlerini sunucuya göndererek internete çıkmalarını sağlar.
PPPoE (Point-to-Point protokol over Ethernet) (RFC 2516) kullanıcıyı Ethernet yoluyla İnternete bağlayan bir geniş bant ortamıdır. Ethernet'in üzerinde olan bütün kullanıcılar ortak bir bağlantıyı paylaşır. Böylece Ethernet'in birden fazla kullanıcı desteği ilkesi ile PPP ilkesi birleşir. PPPoA ya ek olarak işletim için fazladan bir yazılım katmanı içerir. Son kullanıcı için görünüşte Dial-Up dan farkı yoktur. Ama tabi ki burada bir numara çevrilmez. Aşağıdaki tabloda farklı protokollerde son uygulamalar ile DSL arasındaki bölümleri görebilirsiniz.
PPPoA (Point-to-Point protokol over ATM) (RFC 2364) ile PPPoE aslında çok benzerdir. Hatta PPPoE de bunu kullanır. Geniş bant internete direk ATM arayüzü kullanılarak bağlantıyı sağlar. PPPoE den en büyük farkı işletimin çoğunlukla donanım bölümünde yapılmasıdır.Tam olarak kullanılabilmesi için bir ATM kart yada PPPoA destekli bir modemin donanımsal ayarlarını yapmak gerekir.
Bu ve diğer protokollerin sonunda kullanılan 2 adet terim var. LLC/SNAP (Logical Link Control/SubNetwork Access Protocol) ve VCMUX (Virtual Channel Multiplexing) bunlar çerçeve (frame) türlerini belirlemeye yarar. Günlük hayatta bağlantı hızı yada işletimleri bakımından farklarını pek sezemeyiz.
Bu iki protokolün belirli konuda farklı avantajları var. Daha yeni olduğu için çoğunlukla PPPoE önde gidiyor. PPPoE ile bir modemle birden fazla bağlantı kurabiliyorsunuz ve her türlü ayarları yazılımsal olarak yapmanız mümkün. Aslında son kullanıcı olarak bizlere USB ve Ethernet bağlantılı modemlerde hep PPPoE sunuluyor. PPPoA burada daha ticari amaçlı yerlerde kullanılıyor. Ortada kesin bir delil olmasa da testlerde PPPoA 'nın %3-4 daha hızlı olduğu kanısına varılabiliyor. Bunun da PPPoA'nın daha basit olması ve daha az katman kullanmasıyla bir bağlantısı olabilir.
Evimizdeki Ethernet modemler aslında bir çeşit bridge(köprü) (RFC 1483) olarak iş görüyor. Yani internete bağlanmak için software bir bağlantı çevirmiyoruz. Ama bu modemlerin ayarlarında seçtiğimiz PPP protokolleri ise daha çok ilk bağlantı kurulurken kullanılan bağlantı ve authentication (doğrulama) yöntemlerini belirlemeye yarıyor. USB modemlerde ise tam olarak PPPoE den faydalanmak daha mümkün oluyor.
Türkiye'deki ADSL DSLAM'ları kapsülleme ve doğrulama yöntemi olarak PPPoE LLC/SNAP ve PPPoA VCMUX destekliyor. Bağlanırken başarısız olunursa deneme yanılma yöntemiyle bu 2 protokolü de deneyin. Biri mutlaka uymak zorunda.
ATM ve ADSL konsunda önemli bir nokta ise veri gecikmesi (data latency). Bu konunun ATM başlığının altında anlatılmasının sebebi, ADSL'deki veri gecikmesi ATM adaptasyon katmanı (AAL) çeşidi ve hizmet sınıfları (Class of Services - CoS) ile bağlantılı. Yani amaca göre seçilen hizmetlerin özelliklerine uygun metot ile veri gecikme süresi değişebilir.2 çeşit yöntem vardır; Fastpath (fast, fast switched, fastcells) ve Interleaving (Interleaved). Mesela bağlantı kablo tv yada video konferans için kullanılmak istenirse daha az veri kayıplarının (data loss) ve hataların olduğu interleaving yöntemi daha sağlıklı bir çözümdür. Online oyunlar, FTP gibi yoğun paket transfer protokolleri ve Web de daha canlı gezebilmek için veri geçikmesinin çok daha az olduğu fastpath yöntemi tercih edilir.
Interleaving yöntemi bir çeşit ön hata düzletmedir. Bit paketleri zamana yayılarak ve diğer paketlerdeki bitlerle biniştirilerek iletilir. Böylece hattaki düşük SNR yada yüksek zayıflama değerlerine rağmen daha az veri kayıplarıyla iletim gerçekleşir. ADSL'in geliştirilme amacına uygundur. Düşük veri kayıplarına rağmen veri geçikmesi yüksektir. Bu yüzden fastpath 'a göre gözle görülür bir gecikme vardır. Daha canlı bağlantı gerektiren etkileşimli uygulamalar için pek uygun değildir.
Fastpath ise gelen verileri neredeyse direk geçirir yada veri yayılmasını oldukça azaltır. Zaten TCP/IP protokolünün hata düzeltme özelliği vardır. Normal bir ADSL internet bağlantısında oluşan veri hatalarını düzeltmeye yeter. SNR ve zayıflama değerleriniz kötü değilse ve veri kayıpları sık olmuyorsa oyunlar gibi etkileşimli uygulamalar için kesinlikle fastpath kullanılmalıdır. Interleaving yöntemine göre gecikme süresiniz 30-40 ms daha az olur.
Türkiye'deki ADSL bağlantıları çoğunlukla fastpath'dir. Eğer gecikme süreniz 60ms civarı yada altıysa zaten bağlantınız fastpath 'dir. Ama modeminizin veri gecikmesi ayarlarında mod olarak interleaving gözüküyorsa yada böyle olduğuna dair kuvvetli belirtiler varsa bunu değiştirtmelisiniz. Değiştirmelisiniz diyorum çünkü bu ayar DSLAM ile alakalı. Yani bulunduğunuz yerdeki Türk Telekom'a müracaat edip yetkili ve bilgili bir kişiye derdinizi anlatıp hattınızın bu özelliğini ayarlatmanız gerekiyor. DSLAM tarafında yapılacak ayar oldukça zahmetsiz.
