Bu döküman, daha büyük bir dökümanın yalnızca bir parçası olarak İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Mühendislik Fakültesi Fizik II dersi vize ödevi için hazırlanmıştır. Henüz bu dökümanı hazırladığım zaman hiçbir elektrik mühendisliği bilgisine sahip değildim. Konular arasında yanlış olduğunu düşündüğünüz bir durum ile karşılaşırsanız bana ulaşmaktan çekinmeyin.

İyi okumalar dilerim.

Ağ Çeşitleri

Günümüzde iletişim yalnızca canlılar arası değil, cansız sistemler arasında da yapılmaktadır. Bu iletişimin temelinde birkaç cihaz ve aralarındaki haberleşme kanalı bulunur. Bizler, benzetimden yola çıkarak, birbiriyle haberleşen cihazlar grubunu "ağ" olarak tanımlarız. Ağlar, yayıldıkları alan ve haberleşme kanalı ile sınıflandırılırlar. Günümüzde sık kullanılan 5 ağ çeşidi vardır; bunlar PAN, LAN, MAN, WAN ve VPN'dir. Alttaki görselde ağ çeşitlerini ve kapsadıkları alanın benzetimini görebilirsiniz.

Kişisal alan ağı (PAN), İngilizce açılımı ile "Personal Area Network", birkaç santimetreden birkaç metreye kadar menzile sahip ağları kapsamaktadır. ZigBee, Bluetooth ve kızılötesi ağları kablosuzlara; USB ve Thunderbold ise kablolulara örnektir.

Yerel ağ (LAN), İngilizce açılımı ile "Local Area Network", kısa mesafeli alanlarda kullanılır. Ev ağınız veya -çok büyük bir şirkette çalışmıyorsanız- iş ağlarınız buna örnektir. Cihazlar arasındaki haberleşme, kablo yolu ile yapılıyorsa merkezde bir dağıtıcı (ing. "switch"); radyo yayını yolu (kablosuz, ing. "wireless") ile yapılıyorsa merkezde bir erişim noktası (ing. "access point") bulunur. Belirtilmelidir ki kablosuz paylaşım yapılan yerel ağlar, WLAN (ing. "wireless local area network") olarak ayrıca isimlendirilir [1]. İlk yerel ağ, 1974 yılında Cambridge Üniversitesi'nde o zamanlardaki adı ile bilgisayar laboratuarı tarafından oluşturulmuştur [2]. 255 düğüme kadar ulaşabilen ağ, halka şeklinde bir yapı göstermektedir. Bu yapıya göre herhangi bir düğümdeki kişi karşısındaki düğüme veri göndermek istediğinde, ağdaki cihazların yarısının üzerinden verisini aktarmalıydı. Yerel ağlar, diğer ağ çeşitlerine göre daha hızlı veri aktarımına sahiptirler.

Metropolite alan ağı (MAN), İngilizce açılımı ile "Metropolitien Area Network", LAN'dan büyük ancak WAN'dan küçük alanlar için isimlendirilir. Birden çok yerel ağın bağlanması ile bir metropolite alan ağı oluşturulabilir. Genelde üniversite kampüsleri, şehiriçi ağlar, büyük şirket ağları bu yapıda değerlendirilir. Kablo TV kullanıcılarının ve Kablo TV merkezlerinin oluşturduğu ağ tipi de buna örnektir [3]. Veri aktarım hızı yüksektir ancak verilerin yönetimi yerel ağ göre oldukça zordur. Alttaki görselde bir ana metropolite alan ağ ve ona bağlı iki ayrı alt metropolite alan ağ görülmektedir. Bu ağdaki her düğüm kendi içinlerinde yerel ağ olarak hizmet eder.

Geniş alan ağı (WAN), İngilizce açılımı ile "Wide Area Network", en geniş alanlar için kullanılan bir tabirdir. Bu alanlar bir ülke büyüklüğünde ve hatta internetin bir geniş alan ağı olduğu düşünüldüğünde [4] dünya büyüklüğünde olabilir. Bu büyüklükteki ağlarda genelde güvenlik sorunları ve erişim süresi yüksekliği sorunu bulunur.

Sanal özel ağ (VPN), İngilizce adı ile "Virtual Privite Network", bir yerel ağın erişimini farklı bir yerel ağa internet üzerinden özel şifreleme metotları ile açarak oluşturulur [5]. Noktadan noktaya iletişim sağlar, araya aracılar dahil olamazlar. İnternetteki bir veriyi başkası aracılığı ile tünelleme adı verilir ve VPN, bir tünelleme [6] yöntemidir.

Ağ Topolojileri

Ağ topolojisi, bir ağ içindeki cihazların fiziksel ve mantıksal yerleşimini ifade eder [7]. Fiziksel topololoji, cihazların bağlantı durumları ile alakalı iken; mantıksal topoloji, cihazların veri iletim durumları ile alakalıdır. Fiziksel olarak yol, halka, yıldız, ağaç ve örgü türleri bulunur. Mantıksal topolojilere bu başlık altında değinilmeyecektir.

Ortak Yol (Bus)

Veri akışı tek bir kablo hattından gerçekleşir. Bu hata bağlı olan cihazlar veriyi göndermeden önce hattın boş olduğundan emin olmalıdırlar. Gönderilen veri, hattın tüm paydaşları tarafından alınır ve onlar için gelip gelmediği denetlenir. Bu yüzden güvenli ve hızlı bir yol değildir. Daha az kablo kullanımı olduğu için küçük çaplı konumlarda en çok tercih edilendir. Örneğin anakarta bağlı olan işlemci, bellek, depolama aygıtı, ekran kartı ve nice cihaz bu yol ile haberleşir.

Halka (Ring)

Halka şeklinde çekilmiş bir kablo hattına cihazların bağlanması ile elde edilir. Ortak yol topolojisindeki kablonun başının ve sonunu birleştirilmesi gibi düşünülmelidir. Bu benzetim sayesinde gönderilen verinin tüm pardaşlar tarafından alınması ve güvenlik açığının olması, kablodaki bir kopukluğun tüm cihazlardaki iletişimi kesmesi gibi aynı dezavantajlara sahip olduğuğunu söyleyebiliriz. Eğer halka topolojisinde cihazlar sağdan gelen kabloyu ayrı Ethernet portuna, soldan gelen kabloyu ayrı Ethernet portuna bağlarlarsa cihazlar aktif konuma geçeceklerdir. Bu durumda cihazlardan birinin arızalanması iletimi yok edecektir. Uygun olan bağlanma çeşidi, ana halkadan çekilen kablolarla cihazlara ağa erişim sağlamaktır. Merkeziyet olgusu yoktur.

Yıldız (Star)

Bu dağılım sisteminde, merkezde bir "kontrol" ekipmanı ve çevresinde ona bağlı cihazlar bulunmaktadır. Bahsi geçen kontrol ekipmanı cihazların iletişimini düzenler ve gerekli yerlere iletilmesinde rol oynar. Bundan dolayı merkeziyet olgusunun ve denetimin olduğu söylenebilir. Günümüzde en sık kullanılan tiptir. Sunucuya (siteye diyebiliriz) bağlanan cihazlar, internet servis sağlayıcısı aracılığı ile veri alan müşteriler... Ağa yeni cihaz dahil etmek kolaydır ve herhangi bir cihazın çalışmaması durumunda ağda veri akışında kopukluk meydana gelmeyecektir. Günümüzde devletlerin veya internet servis sağlayıcıların bazı erişim kısıtlamaları koymaları, verinin istendiği sunucudan gelen bilginin merkezdeki kurum (devlet dairesi veya İ.S.S.) tarafından isteğe bağlı müşterilere iletilmesidir.

Ağaç (Tree)

Yıldız şeklinde düzenlenmiş birden çok ağın, ortak yol ile birbirlerine bağlanmasıdır. Karma bir modeldi, yıldız ve ortak yolun dezavantajları burada da geçerlidir. Çok uzun kablolar gereklidir.

Örgü (Mesh)

Bahsedilen tüm topolojilerin harmanlanması ile oluşturulan bir ağ dağılımı yapısıdır. Kendi içinde tamamen bağlı ve kısmen bağlı olmak üzere ayrılabilir. Tüm cihazlar, ağdaki diğer tüm cihazlarla doğrudan iletişim kurabiliyorlarsa tamamen bağlı, kuramıyorlarsa kısmen bağlı olarak adlandırılır. Tam örülmüş ağların değeri cihaz sayısının üssü ile orantılıdır, Reed's Kanunu ile bulunabilir [8]. Aşağıdaki görsel, tüm topolojilerin çizimini genel hatları ile göstermektedir.

Haberleşme Sistemlerinde Bileşenler

Bir alıcı ve verici arasındaki iletişimi sağlayan sistemlere haberleşme sistemleri denir. Bu sistemler temelde yedi parçadan oluşur. Bu parçalar ve aralarındaki bağlantı şu şekildedir:

picture: haberlesmeSema.png
alttext: Bu blok şema Pamukkale Üniversitesi'nden Doç. Dr. Aydın Kızılkaya'dan 2008 yılındaki Haberleşme dersinin PDF'inden alınmıştır.

Haber (Bilgi) Kaynağı: Analog veya sayısal bilgi kaynağının üretilidiği yere denir. Bu kaynaktan alınan bilgi, giriş dönüştürücüsüne gönderilerek paylaşılmaya hazır hale getirilir. Ara bileşen tipidir.

Giriş Dönüştürücüsü: İletim yoluna uygun olarak paylaşılan bilgiyi elektriksel akım ve değişken değerlerine çevirir. Sinyal yalnızca çevrilir, bu aşamada modülasyon uygulanmaz. Temel bant adı verilen bu bilgi, orjinal bilgidir [9]. Ara bileşen tipidir.

Verici: Temel bant seviyesindeki bilgiyi, verimli bir şekilde iletmek için iletim kanalına uygun olacak şekilde dönüştürür [9]. İletişimi kanala uygun hale getirirken küçük çaplı bozulmalar olabilir. Analog sinyallerin iletimi için gerekli olan modülasyon bu aşamada yapılmaktadır. Modülasyon teknikleri, sonraki başlıkta incelenecektir. Temel bileşen tipidir.

Haberleşme Kanalı: Bilginin aktarıldığı fiziksel ortama denir. Telsiz haberleşmesinde bu ortam atmosferdir. Kablolu bağlantıda son dönemlerde telefon kabloları, fiberoptik kablolar ve koaksiyel kablolar kullanılmaktadır. Sinyalin, bilginin girişimesi, gürültü ile karışması ve bozulması bu kanalda gerçekleşir. Temel bileşen tipidir.

Alıcı: Vericinin tam tersi olarak çalışır. Kanaldan aldığı iletiyi, çıkış dönüştürücüsüne iletmek üzere geri işler [9]. İletim kanalındaki kayıplara karşı kuvvetlendirme ve demodülasyon işlemi bu aşamada gerçekleşir [10].

Çıkış Dönüştürücüsü: Alıcı ile elde edilen bilginin, haber değerlendirici için anlamlı hale getirilmesi işlemidir. Enerji dönüşümü prensiplerinden yararlanılır.

Modülasyon

Frekansı düşük olan dalgalar, sahip oldukları enerjinin düşük olması nedeniyle yüksek frekanslı dalgalara göre çok daha zor iletim imkanı sunarlar. Modülasyon, belirlenen kanalda iletime uygun olmayan bir dalganın (örneğin düşük frekanslı bir ses dalgası) iletime uygun hale getirilmesi (yüksek frekanslı bir dalga) işlemine denir. Türkçe'de "kipleme" sözcüğü bulunsa da, yeterli ilgiyi görmeyip yerini modülasyon tabirine bırakmıştır. Günümüzde AM, FM, PM modülasyon teknikleri ve bu üçünün harmanlanması olan bir modülasyon tekniği olan polar modülasyon kullanılır.

AM - Genlik Modülasyonu

Herhangi bir dalganın, denge durumuna olan uzaklığına genlik adı verilir. Genlik, tepe ve çukur değerleri arasındaki farkın yarısına eşittir. Frekans ise bir birim zamanda (genelde saniye) hareket eden tam devir ölçüsüdür. Bizler, düşük frekanstaki bir dalgayı yüksek frekanslı bir dalga ile sembolize etmek istediğimizde düşük frekanslı dalganın frekansını, yüksek frekanslı dalganın genliğine kodlarız. Bu yönteme genlik modülasyonu denir.

Genlik modülasyonu için bize iki dalga gereklidir. İlk dalga bilgimizin saklandığı dalgadır, ikinci dalga ise yüksek frekanslı taşıyıcı dalgadır.

Genlik modülasyonunun matematiksel ifadesi s(t) = m(t) * c(t) olarak betimlenir. Burada s(t) modüle edilmiş sinyalimiz, m(t) bilgi içeren ham sinyalimiz ve c(t) taşıyıcı sinyalimizdir. Genelde taşıyıcı sinyaller için sinüzodial dalgalar (yani cosinus veya sinus) tercih edilir. Matematiksel modeldeki çaprmanın varlığı, devrede aktif eleman kullanmamız gerektiğini bize söyler [11]. Çünkü pasif elemanlar, doğrusal modeller için kullanılırlar.

Aktif eleman olarak devremizde Shockey bağıntısı ile modellenen diyotları kullanacağız. Bu çarpımı gerçekleştirebilmek için Taylor Serisinden yararlanarak alttaki eşitliği elde ederiz:

Bu denkleme göre eğer Vd'yi taşıyıcı ve bilgi sinyalinin toplamı cinsinden yazabilirsek, karenin açılımından 2*c(t)*m(t) ifadesi gelecektir.

Burada uyguladığımız matematiksel temeli, devre şemasına dökecek olursak şu şekilde bir devre ile karşılaşırız.

FM - Frekans Modülasyonu

Frekans modülasyonu, genlik modülasyonuna bir alternatif olması amacı ile 1933 yılında ortaya çıkmıştır [13]. Bu alternatifin ihtiyacı, yüksek güçlerde genlik modülasyonunun sinyal/gürültü oranının kötü olmasından dolayı çıkagelmiştir. Genlik modülasyonu devrelerine göre FM devrelerinde farklı olarak limiter devreleri, PLL sentezör devreleri ve vurgu (emphasis) devreleri kullanılır [14]. Taşıyıcı sinyalinin frekansını, bilgi sinyalinin genliğine göre değişmesi yöntemini kullanır.

Frekans modülasyonunda, bilgi sinyalinin genliğinin (+) durumda olduğu yerlerde merkez frekansı arttırılır ve (-) durumda olduğu yerlerde merkez frekansı azaltılır. Modüle edilmiş sinyalin en düşük frekansı, genliğin çukur noktalarında; en yüksek frekansı ise genliğin tepe noktalarında ortaya çıkar. Genliğin 0 olduğu durumlarda modüle edilmiş sinyalin frekansı taşıyıcı frekansına (merkez frekans) eşittir. Frekans sapması adı verilen, modüle edilmiş sinyalin merkez frekansına göre karşılaştırılması ile elde edilen bir değer bulunur. Örneğin [14], 100MHz'lik bir taşıyıcı için, modüle edilmiş sinyalin frekansı 99.99MHz ve 100.01MHz arası değişiyor ise frekans sapması $\pm$ 10KHz olarak bulunur.

Frekans modülasyonu, genlik modülasyonuna göre birkaç konuda daha avantajlıdır [14].

1. Sinyal üzerine binen gürültü seviyesi kesilebildiği için ses kalitesi yüksektir.
2. Gürültü bağışıklığı daha iyidir.
3. Aynı frekanstaki, iki sinyalden biri diğerine göre daha yüksekse alıcı tarafından yüksek olan yakalanır. Bu FM'in bir özelliğidir.
4. PLL sentezör devreleri kullanır.
   Ancak dezavantajları da bulunmaktadır:
5. FM, çok büyük bant genişliği kullanır.
6. FM devreleri daha pahalıdır.

İnternete Erişim Yolları

İnternet, tüm dünyadaki vatandaşların kişisel bilgisayarlarını ve sunucularını geniş alan ağı olarak birbirleriyle paylaşmasına denir. Son kullanıcı tarafından, belirli web sitelerine belirli programlarla girilmesi şeklinde tanımlanabilecek olsa da internet bundan çok daha geniş bir tanımı kapsar. Google Chrome'u (https://www.chromium.org/) veya Firefox'u (https://www.mozilla.org/tr/firefox/new/) kullanmadan da internete erişebilir ve dökümanlarınızı internet servis sağlayıcınızdan aldığınız kablo ile bir arkadaşınızla paylaşabilirsiniz.

İnternetin ilk zamanlarında "Dial-Up" adlı ve daha sonra Türkçe'ye çevirmeli ağ olarak geçmiş olan numarayı arama yöntemi ile işe yaramaktaydı. Bu zamanlarda veriler "ses" olarak alınır, modülatör yardımı ile düzenlenir ve istenen bilgi çekilirdi. Hız günümüze göre çok daha düşüktü. Bizler, bu başlık altında internet teknolojilerini; internetin evimize nasıl geldiğini ve evimizdeki cihazlarımıza nasıl aktarıldığını işleyeceğiz.

DSL

DSL, İngilizce açılımı ile "Digital Subscriber Line", telefon kablolarından sayısal veriyi taşımaya yaran teknolojilerin ana adıdır. Daha öncelerinde kullanılan çevirmeli ağların sesi veriye çevirdiğini söylemiştik. xDSL, önündeki x teknoloji türüne göre değişen bir değişkendir, kablolarda direk olarak sayısal verinin taşınmasını sağlayan teknolojilere denir.

DSL hatlarında veriler taşınırken yüksek frekans ile modüle edilirler. Ses verisi 20-20kHz arasında olduğu için iki bilgi birbirine karışmaz. Kullanıcıya ulaşan karma bilgi kümesi bir filtre aracılığı ile kategorize edilir ve ayrılır. Bu ieltişimde, veri için iki yol; ses için iki yol bulunmaktadır. DSL hatları, veri iletiminde kullanılan yolların bit oranına göre iki sınıfa ayrılır: Simetrik DSL ve Asimetrik DSL.

Veri yolları upstream ve downstream olarak ikiye ayrılırlar. Türkçe'ye nasıl çevirildiğini bulamadığım için hepimizin alışık olduğu "(İnternetten) İndirme" ve "(İnternete) Gönderme" tabirleri ile bir sözcük yaratımında bulunacağım. Upstream'e indirme hattı ve downstream'e gönderme hattı diyeceğim.

Simetrik DSL, SDSL

Simetrik DSL'de indirme hattı ve gönderme hattı bit oranları eşittir. Bu teknoloji genellikle gönderme hızlarının önemli olduğu bilişim şirketlerinde, sunucu kiralama şirketlerinde veya üniversitelerde kullanılır. Ev kullanıcısının gönderme ihtiyacı çok olmadığı için SDSL hattı kullanmazlar. Talep eksikliği, standartizasyon sürecini de etkilemiş ve ITU (Uluslararası Telekominikasyon Birliği) tarafından G.SHDSL teknolojisi 2001 yılında G.911.2 olana kadar bir standart oluşturulamamıştır [15].

IDSL, simetrik DSL'in öncü teknolojisidir. ISDN yöntemi 1998'de ITU tarafından yayınlandıktan sonra bu yöntemi kullanan bir internet teknolojisinin geliştirilmesi ile ortaya çıkmıştır. Veri aktarım hızı maksimum olarak 128kbit/s'ye çıkabilmektedir. Veri aktarımı 2-ikilik, 1-dörtlük (2B1Q) yöntemi ile işler; bu iki tane ikilik sayı sistemi ile bir tane dörtlük sayı sisteminin kullanılarak üç haneli kod kullanrak verinin taşındığını ifade eder. PAM-4 adlı darbeli genlik modülasyonu ile veri dalgaya yazılır.

HDSL, Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü tarafındanoluşuturlan, 1.54 Mbit/s hıza erişen ve UTP bakır kablo ile yüksek frekanslarda iletim yapan ilk yöntemdi [16]. IDSL teknolojisinde kullanılan 2B1Q yöntemini iki kablo veya üç kablo ile yaptıkları için hız çok daha artmıştı. Diğer teknolojilere karşı en büyük avantajı, ara mesafelerde tekrarlayıcı/yineleyici kullanmadan 4.6 km'ye kadar yüksek hızlarla gidebilmesiydi [17]. Daha sonra geliştirilerek HDSL2 ve HDSL4 teknolojileri ortaya çıkmıştır.

SHDSL, aynı anda eski usul ses iletimini ve veri iletimini yapamayan bir teknolojidir. Kullandığı frekansların POTS adlı eski usul ses iletim yönteminde de kullanılması herhangi bir DSL filtresiyle ses ile verinin ayrışmayacağını bize gösteridir [18]. Bu yüzden son kullanıcı tarafında HDSL kadar popüler olmamıştır ancak buna rağmen VPN, sunucu kiralama ve veri iletiminin önemli olduğu şirketler tarafından sık kullanılmaktadır. 3 km'ye kadar, uygun kablolama ile 22.784 kbit/s veri hızına ulaşılabilmektedir [18]. Türkiye'de G.SHDSL olarak da bilinmektedir.

Asimetrik DSL, ADSL

Türk kullanıcılar tarafından da en çok kullanılan DSL teknolojisi olan ADSL, asimetrik olarak indirme ve gönderme hatlarının bit oranlarının eşit olmadığını bize söyler. Bu eşit olmama durumu, kullanıcıların daha yüksek indirme hızına ihtiyacı olduğunu ve herkesin internete aktif gönderme yapmadığını düşünerek ortaya çıkmıştır. Ayrıca ADSL, (normal) bakır telefon kabloları ile yapılabildiği için de ucuz bir yöntemdir.

Çoğu ADSL haberleşmesi, aynı anda iki taraflı çalışır. Bu alınan verinin frekans aralığını farklı, verilen verinin frekans aralığını farklı tutmak ile mümkündür. Altta verilen görseldeki yeşil bölge gönderilen bilgiler için frekans aralığını belirtirken mavi bölge indirme için olan frekans aralığını belirtir.

Veri akışının sağlandığı aralık 4.3125kHz'ye bölünerek bin adlı kavra ortaya çıkarılmıştır. Her binin, ADSL modem tarafından test edilerek sinyal/gürültü oranları belirlenir. Bu oranın yüksek olması sinyalin kaliteli olduğu anlamına gelir [23]. Eğer sinyal yeterince kaliteli değilse, modem tarafından umursanmaz; bu sayede ya kaliteli bilgi alınır ya da hiç alınmaz [24]. Daha sonra modem bu kaliteli bin aralığından veri aktarımını sağlamaya çalışır. Normal ADSL'in veri hızı indirme ile maksimum 8 Mbit/s iken gönderim hızı 2 Mbit/s'dir.

ADSL2 veya nam-ı diğer ITU G.992.3, ADSL'in veri indirme ve gönderme hızlarının arttırıldığı versiyonudur. ADSL ile aynı frekans aralıklarını kullanıyor olsa da modülasyon tekniğinin farklı olması ile indirme hızı olarak 12 Mbit/s ve gönderme olarak 3.5 Mbit/s görebilmektedir [25].

ADSL2+ veya ITU-T standart adı ile G.992.5, ADSL2'deki indirme kanallarının sayısını iki katına çıkararak maksimum 24 Mbit/s indirme hızı almayı hedefler. İndirme kanal sayılarını arttırmak, gönderme kanal sayılarını azaltmak demek olduğu için gönderme hızı ADSL2'ye göre daha düşüktür, maksimum 1.4 Mbit/s'dir.

VDSL, UTP kablo üzerinden 25kHz'den 12MHz'e kadar olan frekans aralığını kullanan ve maksimum 55 Mbit/s indirme hızı ile 3 Mbit/s gönderme hızına erişen bir teknolojidir [26]. ADSL çeşitlerine göre frekans aralığı daha geniştir, bu da hızı arttırmıştır. VDSL2 adlı bir sonraki sürümü ise maksimum 200 Mbit/s indirme hızı ile 100 Mbit/s gönderme hızı sağlar [26]. Bu kadar yüksek hızda iletişim sağlaması HDTV, VoIP ve bulut bilişim gibi hizmetlerin sunumunu günümüzde yaygınlaştırmıştır.

G.fast, 2014 yılında ITU tarafından standardize edilmiş bir teknolojidir. 100 Mbit/s ile 1 Gbit/s arasında indirme hızına sahiptir. Ancak bu teknoloji yalnızca 500 metreden daha kısa aralıkta kullanılabileceğinden günümüzde yeterince ilgiyi görmemiştir.

DSL'den farklı olarak bir diğer iletişim yolları ise, kablo internet ve fiber optiktir. Türkiye'deki yoğun kullanımı nedeniyle öncelikle fiber optikten söz edelim. Fiber optik kablolar, bir lifin etrafına sarılmış silikondioksitlerden meydana gelir [27]. Elektrikle iletimden ziyade ışık iletimi kullanırlar. Bu sayede çevredeki sinyal gürültüsünden de kurtulmuş ve hızlarını sabit tutmuş olurlar. Çok az sıklıkla yineleyici kullanarak elektrik kablolarından daha fazla verim alınır. Farklı tiplerde yapılan fiber optik kablolar sayesinde gün geçtikçe hızlar artmaktadır. En yüksek rekor 101Tbit/s indirme hızıdır. Kablo internet ise Türkiye'de Dsmart, DigiTurk ve Türksat Kablo TV tarafından verilmektedir. Televizyon kablolarından bilgi akışı sağlanır [28].

Ağ Cihazları

DSL Ayracı/Filtresi

Bu cihaz, daha önce de DSL konusunda bahsettiğimiz ses frekansı ile veri frekansının ayırımında filtre görevi görür. Örneğin, telefon görüşmeleri 300Hz ile 3.4kHz arasında yapılır ve 600 ohm'luk dirence sahiptir. Buna karşın ADSL, 26kHz ve 1.1MHz arasında veri akışı yapar ve 100 ohm'luk dirence sahiptir [30]. Eğer ki ADSL hizmeti aldığınız bir telefon hattınızı kaliteli bir ev telefonuna bağlamazsanız, görüşmeleriniz esnasında çok ince bir ses duymanız mümkündür. Bunun sebebi, aynı hat üzerinden hem sizin istediğiniz telefon sinyalinin hem de internet için gerekli olan ADSL sinyalinin gelmesidir. Eğer ki telefonunuz da kaliteli değil ve kendi içinde yüksek sinyalleri filtreleyemiyorsa bu sizin konuşmalarınızın kalitesini düşürecektir. Bu ihtimali yok etmek için DSL filtreleri kullanırız.

DSL filtreleri, alçak geçiren filtre adını verdiğimiz devrelerdir. Bunun nedeni aslında devrede seçilen sinyalin düşük frekanslı olan sinyal olmasıdır. Seçilecek sinyalin 100kHz'e kadar olduğu durumlarda RC (Direnç-Kondansatör) devresi yeterli olurken, daha yüksek frekanslarda seçim yapılacaksa RLC (Direnç-İndüktör-Kondansatör) devreleri kullanılır. RC, RL, LC ile yapılan devreler pasif elemanlardan oluştuğu için sinyal güçlendirilemez ve her zaman çıkış sinyali giriş sinyalinden daha düşük olur [31].

Aktif alçak geçirgen devre ile pasif alçak geçirgen devrenin tek farkı, aktifte pasif devreye ek olarak bir de sinyal yükselticinin bulunmasıdır. Aşağıdaki devre şemasında, basit bir ADSL splitter görmektesiniz:

Burada gördüğünüz Telefon Hattı, R1 ve C1'in oluşturduğu devreye pasif alçak geçirgen devre denir. Ardından gelen sinyal güçlendirici ile birlikte aktif alçak geçirgene dönüşmüştür. Normal alçak geçirgen devrelerde kapasitörden geçen yüksek frekans, topraklama yapılarak yok edilir; ancak DSL filtrelerinde bu ayrıca ADSL sinyali olarak saklanmak için farklı bir devreye götürülür. Devre tümüyle basit bir DSL filtreleme devresidir.

Modem

Modem, hepimizin adını duymaya alışkın olduğu bir cihazdır. DSL filtresinden alınan ADSL sinyali, modeme gönderilir. Burada, adının da aslında açılımı olan, modülasyon ve demodülasyon (MOdulationDEModulation) işlemleri gerçekleştirilir [39].

Modemler, Türkçe adı ile "çevirge", sayısal bilgiyi analog sinyale ve analog sinyali sayısal bilgiye dönüştürmekle görevlidirler. Modem devreleri, daha önce de bahsettiğimiz modulasyon devreleri ile aynı prensiple çalışsalar da çok daha karmaşıktırlar. Texas Dallas Üniversitesi'nde görevli olan Prof. Murat Torlak'tan bulabildiğim bu basite indirgenmiş şema, modemdeki modülasyon hakkında bize bilgi vermektedir:

Ancak daha detaylı ve gerçeğe yakın bir modem devresi şuna benzer bir görüntüye sahip olacaktır:

Modemler genellikle birim zamanda gönderdikleri veri miktarı ile bit/s olarak sınıflandırırlar. Buna ek olarak semobol oranı olarak bilinen, modülasyon hızına göre de sınıflandırabilirler. Modemler, DSL filtreleyiciden aldıkları sinyali sayısal veriye dönüştürdükten sonra direk bilgisayara bağlanabilirler. Ancak genellikle İngilizcesi "router" olan, yönlendiricilere bağlanırlar.

Yönlendirici

Yönlendiriciler, modemden alınan sayısal verinin uygun cihazlara gönderilmesi için kullanılan aygıttır. Örneğin aynı anda Facebook'a giren bir cihaz ile Twitter'a giren diğer cihaz arasındaki doğru veri paylaşımını yönlendirici yerine getirir. Her bir cihaza bir yerel IP adresi atarlar ve bu adrese göre veriyi gönderirler [35]. Günümüzde modemler ile yönlendiriciler aynı aygıt olarak "modem" ile satılsalar da, işlevleri farklı iki ürün olarak almak hız konusunda daha çok verim kazandırır.

Güvenlik duvarı, kablosuz iletim gibi ek özelliklerle de pazarda yer alabilirler. Ancak bunlar bir yönlendiricinin yönlendirici adını alması için gerekli değildir, pek tabi kablosuz özelliği olmayan yönlendiriciler de bulunabilir. Not olarak belirtilmelidir ki, her modeme yalnızca bir yönlendirici takılabilirdir.

Ağ Anahtarı

Ağ anahtarı, İngilizce adı ile "switch", herhangi bir ethernet bağlantısını (bilgisayar ile modem arasındaki) çoklaştırmak için kullanırlar. Bir nevi basit yapılı yönlendiricilerdir. Ağ köprüsü adı verilen eski sürümleri ile kıyaslandığında dağıtıcılar aldıkları veriyi tüm alıcılara kopyalıp ulaştırmak yerine MAC adreslerine göre yalnızca veriyi isteyen alıcıya ulaştırır. Hız ve zaman konusunda ağ anahtarı, ağ köprülerine göre çok daha avantajlıdırlar.

Erişim Noktası

Erişim noktaları modeme takılı olan yönlendiriciden kablo ile aldığı veriyi, radyo dalgaları yolu ile belirli bir alana ileten cihazlardır. Bir modem, bir yönlendiriciye sahip olabilir ancak yönlendiriciler birden çok erişim noktasına sahip olabilirler. İngilizce'de "access point" olarak geçen erişim noktaları, menzil genişleticilerden farklıdırlar. İngilizcesi "repeater" olan menzil genişleticiler buldukları WiFi sinyalini alıp tekrar üretirler, bu yüzden süre kayıpları oluşur. Buna karşın erişim noktaları sinyali ilk üretenlerdir, bu yüzden herhangi bir süre kayıpları bulunmaz.

IEEE 802.11ax teknolojisi, gündemdeki adı ile WiFi 6, erişim noktalarının bir teknolojisidir. Çünkü WiFi, sayısal bilgiyi radyo frekansı yolu ile kablosuz bir şekilde paylaşmanın adıdır. Yepyeni modülasyon teknikleri ve yepyeni donanım özellikleri donatılmış bir IEEE 802.11ax destekli erişim noktası cihazı satın alsanız da, hattınızdan gelen ADSL2 yüzünden söylenen WiFi 6 hızlarını (ki 9.6GBps deniyor) internet için alamayacaksınız. Ancak, internete bağlanmak yerine, kendi yerel ağınızda bilgi paylaşırken bu hızlara ulaşabilirsiniz.

İleri Okuma ve Kaynakça

Yazı içinde düzenli olarak cümlelerin kaynakları "[x]" şeklinde verilmiştir. Ek olarak eklemedim ancak isteyenlere listesini gönderebilirim.