Bilgisayar Ağları

Prof. Dr. Resul KARA

7. Bölüm: Fiziksel Katman

7. Bölüm: Fiziksel Katman

Fiziksel Katmanın Görevleri

Fiziksel Katman Standartları

Sinyallerin Kodlanması

Ortam Türleri ve Fiziki Sınırlar

Ağ Ortam Bağlayıcıları

Ortam Türlerinin Kullanıldıkları Ağlar

Fiziksel Katman Görevleri

Fiziksel ortam ve konektörler ile ağ cihazlarının ve bilgisayarların ağa bağlanmalarını sağlamak

Çerçevelerin bit dizisi haline getirilmesi

Bitlerin sinyal olarak kodlanması

Sinyallerin gerektiğinde tekrarlayıcı ve sinyal yükselticiler ile güçlendirilmesi

Uygulama (Application)

Sunum (Presentation)

Oturum (Session)

Aktarım (Transport)

Ağ (Network)

Veri Bağı (Data Link)

Fiziksel (Physical)

7

6

5

4

3

2

1

Fiziksel Katman Görevleri

Fiziksel Katman Standartları

Cihazlar, kullanılan ortam ve bağlayıcılar ve sinyalleme-kodlama standartları

ISO (The International Organization forStandardization)

IEEE (The Institute of Electrical and ElectronicsEngineers)

ANSI (The American National Standards Institute) ITU (The International Telecommunication Union) EIA/TIA (The Electronics Industry

Alliance/Telecommunications Industry Association) FCC (Federal Communication Commission)

Sinyal Kodlama

Sinyalleme: Elektrik enerjisini iletişim için kullanma

Modülasyon-kodlama: Sinyali veri ifade edecek şekilde değiştirme

Sinyallemenin iki biçimi:

Sayısal (digital) sinyalleme

Örneksel (analog) sinyalleme

Ortam Türü Sinyal Çeşidi

Bakır Kablo Elektriksel

Fiber Optik Kablo Işık

Kablosuz Ortam ELektromanyetik

Sinyal Kodlama

Sinyal Kodlama

Bir biti ifade eden sinyal elemanlarının aldığı süreye bit zamanı (bit time) denir. Birim zamandaki sinyal elemanı sayısına baud oranı (baud rate) denir.

Analog sinyaller, zamanın herhangi bir anında herhangi bir değeri alabilirler.

Haberleşmede kullanılan analog sinyaller sinüs veya kosinüs trigonometrik fonksiyonlarının biçimindedir

Sinüs veya kosinüs biçimindeki sinyallere sinüzoidal sinyal denir

Bilgisayar ağlarında, kablosuz haberleşmede analog sinyaller kullanılır.

Sinyal Kodlama

Sayısal veriler, sayısal sinyalle iletilebilir

Sayısal veriler, analog sinyalle iletilebilir

Analog veriler, sayısal sinyalle iletilebilir

Analog veriler, analog sinyalle iletilebilir

Kablosuz ağlarda, IoT’de; analog sinyalleme

Kablolu ağlarda; sayısal sinyalleme

Sinyal Kodlama

Manchester Kodlama

Her bit zamanının ortasında sinyal seviye değişimi olur

0 bitini kodlamak için yüksek voltaj seviyesinden düşük voltaj seviyesine, 1 bitini kodlamak için düşük voltaj seviyesinden yüksek voltaj seviyesine geçiş yapılır.

Sinyal Kodlama

Blok Kodlama

Sinyal Kodlama

Veri 4B/5B Kod Veri 4B/5B Kod Veri 4B/5B Kod

0000 11110 1000 10010 Q (Sessiz) 00000

0001 01001 1001 10011 I (Bekleme) 11111

0010 10100 1010 10110 H (Kesme) 00100

0011 10101 1011 10111 J (Frame Başlangıcı) 11000

0100 01010 1100 11010 K (Frame Başlangıcı) 10001

0101 01011 1101 11011 T (Frame Sonu) 01101

0110 01110 1110 11100 S (Kurma) 11001

0111 01111 1111 11101 R (Silme) 00111

Veri taşıma kapasitesi kavramları Bant genişliği (Bandwith): Ağın bir noktasından birim

zamanda geçen bitlerin sayısıdır. Bit/Saniye (bps veya b/s) birimi ile ifade edilir

Başarım (Throughput): Ağda üzerinde işlem yapılan veri miktarıdır. Paket/saniye (pps veya p/s) birimi ile gösterilir. Anahtarların anahtarlama kapasitesini ifade ederken sıklıkla kullanılır

Gerçek verim (Goodput): Ağın bir noktasından birim zamanda geçen gerçek veri bitlerinin sayısıdır. Çerçevelerdeki başlık alanlarından arındırılmış, 4B/5B kodlamada eklenen fazlalık bitleri çıkarılmış, kontrol bitlerinden arındırılmış gerçek veri bitlerine göre yapılan hesaplamadır. Bit/Saniye (bps veya b/s) birimi ile ifade edilir

Sinyal Kodlama

Ortam TürleriOrtam Türleri

Kablolu Ortamlar

Kablosuz Ortamlar

Bakır KablolarFiber Kablolar

Bükümlü Çift

KoaksiyelÇok Kipli

Tek Kipli UTP

STP

İnce

Kalın

Boşluk

Hava

Ortam Türleri

Bozucu Etkiler

Elektromanyetik parazit (ElectromagneticInterferance-EMI) veya Radyo Frekans Paraziti (Radio Frequency Interferance-RFI

Yakın veya Çapraz karışma (Near andCrosstalk), içinden akım geçen bir kablonun oluşturduğu manyetik alanın komşu kablo üzerinde gerilim endükleyerek veri bitlerini bozması

Ortam Türleri

Ekransız Bükümlü Çift (UTP)

Ortam Türleri

Ekranlı Bükümlü Çift (STP)

Ortam Türleri

Koaksiyel Kablo

Ortam Türleri

Fiber Optik Kablo

Ortam Türleri

Fiber Optik Kablo Tek kipli fiber (Single Mode)

Çok kipli fiber (Multi Mode)

Ortam Türleri

Fiber Optik Kablo

Özellik Tek Kipli (SM) Çok Kipli (MM)

Core/cladding çapı 8,25-9/125 mikron 50-62,5/125 mikron

Işık hüzmesi Tek huzmesi Çok ışık huzmesi

Mesafe Yüksek mesafe (100 Km) Düşük mesafe (2 Km)

Işık tekniği Laser LED

Ortam Türleri

Fiber/TP (Bükümlü Çift) KarşılaştırmasıÖzellik Fiber Optik Bükümlü Çift

Veri taşıma mesafesi Çok uzak mesafelere veri

taşıyabilir, SM:100Km,

MM:2Km

Kısa mesafelere veri taşıyabilir,

UTP:100m, STP:25m

Veri taşıma kapasitesi 40 Gbps 1 Gbps

Maliyet Satınalma ve işçilik maliyeti

Yüksek

Düşük

Kurulum kolaylığı Özel uzmanlık gerektirir Kolay

EMI ve RFI dayanımı ve

çapraz karışma

Hiç etkilenmez UTP: Çok etkilenir, STP: Düşük

miktarda etkilenir

Ağ Ortam Bağlayıcıları

RJ-45 Konnektör

Ağ Ortam Bağlayıcıları

UTP Ara Kablolar Düz (straight-through) ara kablo: Farklı tür

cihazları bağlamak için kullunılır. Bilgisayar-anahtar, anahtar-yönlendirici, sunucu-anahtar bağlantıları gibi.

Çapraz (crossover) ara kablo: Aynı tür cihazları bağlamak için kullanılır. Bilgisayar-bilgisayar, anahtar-anahtar, anahtar-hub, bilgisayar-yönlendirici gibi.

Konsol (rollover) ara kablo: Ağ cihazlarının yönetim portu ile bilgisayarın seri portunu bağlamak için kullanılır.

Ağ Ortam Bağlayıcıları

UTP Ara Kablolar

Ağ Ortam Bağlayıcıları

UTP Ara Kablolar

T568B

T568A T568A

T568B

T568A T568B

Düz Kablo

Düz Kablo

Çapraz Kablo

Ağ Ortam Bağlayıcıları

Koaksiyel Konnektörler

Ağ Ortam Bağlayıcıları

Fiber Konnektörler

Ağ Ortam Bağlayıcıları

Fiber Ara Kablolar

Ortam Türleri ve Sınırları

Ağ Türü 100BaseTX 100BaseFX 1000BaseCX 1000BaseT 1000BaseSX 1000BaseLX 1000BaseZX 10GBaseZR

Ortam UTP Kat.5 MM Fiber STP UTP Kat.5-6-

7

MM Fiber MM, SM

Fiber

SM Fiber SM Fiber

Maks.

mesafe

100m 2 Km 25m 100m 550m MM:550m

SM:10Km

70 Km 80 Km

Fiziksel

Topoloji

Yıldız Yıldız Yıldız Yıldız Yıldız Yıldız Yıldız Yıldız

Bağlayıcı RJ-45 ST, SC, LC ST, SC, LC RJ-45 ST, SC, LC ST, SC, LC ST, SC, LC ST, SC, LC

Bölüm Özeti

Fiziksel katmanın görevleri

Fiziksel katman için standartlar

Manchester kodlama

4B/5B Kodlama

Ortam türleri

UTP, STP

Koaksiyel

Single Mode, Multi Mode Fiber

Konnektörler ve ara kablolar