Fiziksel Katman (Physical Layer): Ağ İletişiminin Temeli

Fiziksel Katman Nedir?

Fiziksel katman (Physical Layer), OSI modelinin 1. katmanıdır ve ağ cihazları arasında veri aktarımının fiziksel olarak nasıl gerçekleştirileceğini tanımlar. Bu katman, bitlerin (0 ve 1’lerin) elektriksel, optik veya radyo dalgaları şeklinde iletilmesini sağlar. Ağ üzerindeki donanım bileşenlerinin çalışma prensiplerini belirler ve verinin fiziksel ortamdan geçişini yönetir.

Fiziksel Katman Standartları

Fiziksel katman standartlarının oluşturulması ve sürdürülmesine birçok farklı uluslararası ve ulusal kuruluş, düzenleyici devlet kuruluşu ve özel şirket katılmaktadır. Örneğin, fiziksel katman donanımı, medya, kodlama ve sinyalizasyon standartları aşağıdaki standart kuruluşlar tarafından tanımlanır ve yönetilir:

• Uluslararası Standardizasyon Teşkilatı (ISO)
• Telekomünikasyon Endüstrisi Birliği / Elektronik Endüstri Birliği (TIA/EIA)
• Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU)
• Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI)
• Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE)
• ABD’deki Federal İletişim Komisyonu (FCC) ve Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü (ETSI) dahil ulusal telekomünikasyon düzenleyici kurullar

Fiziksel Bileşenler

Bu katman standartları üç işlevsel alana değinir:

• Fiziksel Bileşenler:
  • Elektronik donanım aygıtları, medya ve bitleri temsil eden sinyalleri ileten diğer konektörlerdir. NIC’ler, arayüzler ve konektörler, kablo malzemeleri ve kablo tasarımları gibi donanım bileşenlerinin tümü fiziksel katmanla ilişkili standartlarda belirtilmiştir.

• Kodlama: Verinin iletilmeden önce sinyale çevrilme yöntemidir. Fiziksel katmanda, dijital verinin elektriksel, optik veya radyo dalgalarına dönüştürülmesi gerekir. Bu işlem için farklı kodlama yöntemleri kullanılır.

• Sinyalizasyon: Kodlanmış verinin iletilme şeklidir. Yani, dijital verinin fiziksel ortamda nasıl bir sinyal olarak taşınacağını belirler. Bakır kablo, fiber optik kablo ve kablosuz ortam gibi.

Bakır Kablo(Elektriksel Sinyal):

Fiber Optik Kablo(Optik Sinyal):

Kablosuz Medya(Radyo Dalgaları):

Bant Genişliği (Bandwidth)

Bant genişliği (Bandwidth), bir ağ bağlantısının belirli bir süre içinde taşıyabileceği maksimum veri miktarını ifade eder. Genellikle bit/saniye (bps – bits per second) cinsinden ölçülür ve Kbps, Mbps, Gbps, Tbps gibi daha büyük birimlerde de ifade edilebilir.

Bant genişliği, ağ performansını doğrudan etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Daha yüksek bant genişliği, aynı anda daha fazla veri iletme kapasitesi anlamına gelir, bu da hızlı internet bağlantısı, akıcı video akışı ve düşük gecikmeli oyun deneyimi gibi avantajlar sağlar.

Bant Genişliği Terminolojisi

Bant genişliğinin (bandwidth) kalitesini ölçmek için kullanılan terimler şunlardır:

• Gecikme (Latency)
• NetGenişlik (Throughput)
• Yararlı aktarım miktarı (Goodput)

Latency

• Gecikme (Latency), bir veri paketinin bir noktadan diğerine ulaşması için geçen süreler (delay) de dahil olmak üzere geçen toplam süredir.

Örneğin: Bir kullanıcının bir web sitesine tıkladığında, sayfanın yüklenmeye başlaması için geçen süre “latency” olarak ifade edilir.

Throughput

• Throughput (netgenişlik), bir ağ bağlantısının belirli bir süre içinde taşıdığı gerçek veri miktarını ifade eder. Genellikle bps (bit per second), Mbps veya Gbps olarak ölçülür.

Örneğin: İnternet hız testi yaptığında gördüğün indirme (download) ve yükleme (upload) hızları throughput değerleridir.

Goodput

• Goodput, throughput’tan farklı olarak sadece kullanıcının işine yarayan verinin ölçümüdür.
• Throughput, tüm veri trafiğini içerirken, goodput yalnızca gerçek veriyi dikkate alır.
  Bu nedenle goodput her zaman throughput’tan daha düşük olur.

Örneğin:
Bir dosya indirirken 100 Mbps throughput görünebilir, ancak veri kayıpları ve ek protokol başlıkları nedeniyle gerçek veri hızı (goodput) 80 Mbps olabilir.

Bakır Kablolar

Bakır kablolama, günümüzde ağlarda kullanılan en yaygın kablo türüdür. Aslında, bakır kablolama sadece bir kablo türü değildir. Her biri belirli durumlarda kullanılan üç farklı bakır kablo türü vardır.

Ağlar bakır medya kullanır, çünkü ucuzdur, kurulumu kolaydır ve elektrik akımına karşı düşük dirence sahiptir. Ancak bakır medya, mesafe ve sinyal parazitiyle sınırlıdır.

Veri, bakır kablolarda elektrik vuruşları (pulse) biçiminde iletilir. Hedef cihazın ağ arayüzündeki bir algılayıcının, kodu başarıyla çözüp gönderilen sinyalle eşleşecek bir sinyal alması gerekir. Bununla birlikte, sinyal ne kadar uzağa giderse, o kadar çok bozulur. Bu, sinyal zayıflaması olarak adlandırılır. Bu nedenle, tüm bakır medyalar, kılavuz standartlarda belirtilen katı mesafe sınırlamalarına uymalıdır.

Elektrik darbelerinin zamanlama ve voltaj değerleri de iki kaynaktan gelen parazitlere karşı hassastır:

• Elektromanyetik parazit (EMI) veya radyo frekans paraziti (RFI) –  EMI ve RFI sinyalleri, bakır medyanın taşıdığı veri sinyallerini saptırabilir ve bozabilir. Potansiyel EMI ve RFI kaynakları arasında, radyo dalgaları ve floresan ışıkları veya elektrikli motorlar gibi elektromanyetik cihazlar bulunmaktadır.
• Çapraz karışma (Crosstalk) – Bir kablodaki sinyalin elektrik veya manyetik alanının, bitişik kablodaki sinyalde neden olduğu karışıklıktır. Çapraz karışma telefon devrelerinde bitişik devredeki başka bir sesli sohbetin parçasını duymaya neden olabilir. Spesifik olarak, bir elektrik akımı bir telden aktığında, telin etrafında, bitişik bir tel tarafından alınabilen küçük, dairesel bir manyetik alan oluşturur.

Şekil, veri iletiminin parazitten nasıl etkilenebileceğini göstermektedir.

1. Saf bir dijital sinyal iletilir.
2. Ortamda, bir parazit sinyali var.
3. Dijital sinyal parazit sinyali tarafından bozulmuştur.
4. Alıcı bilgisayar değiştirilmiş bir sinyal okur. 0 olan bitin, artık 1 olarak yorumlandığında dikkat edin.

Bazı bakır kablo türleri, EMI ve RFI’nin olumsuz etkilerini karşılamak için metalik korumaya sarılmıştır ve uygun topraklama bağlantıları gerektirir.

Çapraz karışmanın olumsuz etkilerine karşı koymak için, bazı bakır kablolar, bükülmüş karşılıklı devre tel çiftlerine sahiptir ve bu da Çapraz karışmayı etkili bir şekilde iptal eder.

Bakır kabloların elektronik gürültüye duyarlılığı da aşağıdaki öneriler kullanılarak sınırlandırılabilir:

• Belirli bir ağ ortamına en uygun kablo türünü veya kategorisini seçme
• Bina yapısında bilinen ve potansiyel parazit kaynaklarını önlemek için bir kablo altyapısı tasarlamak
• Kabloların uygun şekilde kullanımını ve sonlandırılmasını içeren kablolama teknikleri kullanma.

Bakır Kablolama Türleri

Ağda kullanılan üç ana bakır medya türü bulunmaktadır.

Korumasız Bükümlü Çift (UTP)

Korumasız, bükülmüş kablo çifti (Unshielded twisted-pair – UTP) en yaygın ağ medyasıdır. RJ-45 konnektörleriyle sonlandırılmış UTP kablolama, ağ hostlarını switchler ve routerlar gibi ara ağ cihazlarıyla bağlamak için kullanılır.

UTP kablo LAN’larda, birlikte bükülmüş ve ardından küçük fiziksel hasarlara karşı koruyan esnek bir plastik kılıfla kaplanmış renk kodlu dört çift telden oluşur. Tellerin bükülmesi, diğer tellerden gelen parazite karşı korunmaya yardımcı olur.

Şekilde görüldüğü gibi, renk kodları ayrı ayrı çiftleri ve telleri tanımlar ve kablo sonlandırmasına yardımcı olur.

Şekildeki sayılar, korumasız bükümlü çift kablonun bazı temel özelliklerini tanımlar:

1. Dış kılıf, bakır telleri fiziksel hasarlardan korur.
2. Bükümlü çiftler, sinyali parazitten (girişim) korur.
3. Renk kodlu plastik yalıtkan, telleri birbirinden elektriksel olarak izole eder ve her çifti tanımlar.

Korumalı Bükümlü Çift (STP)

Korumalı bükümlü çift (STP), UTP kablolarına göre daha iyi gürültü koruması sağlar. Ancak STP kablo UTP ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha pahalıdır ve kurulumu zordur. STP, UTP gibi RJ-45 konnektörü kullanır.

STP kablo, EMI ve RFI’yi karşılamak için koruma ve çapraz karışmayı önlemek için tel bükme tekniklerini birleştirir. STP kabloları korumadan tam yarar sağlamak için özel korumalı STP veri konnektörleriyle sonlandırılır. Kablo yanlış topraklanmışsa, koruma bir anten görevi görür ve istenmeyen sinyalleri alabilir .

Şekilde gösterilen STP kablosu, her biri folyo korumaya sarılmış olan dört çift tel kullanır ve bunlar daha sonra genel bir metalik örgüye veya folyoya sarılmıştır.

Şekildeki sayılar, korumalı bükümlü çift kablonun bazı temel özelliklerini tanımlar:

1. Dış Kılıf
2. Örgülü veya Folyo Korumalı
3. Folyo Korumalar
4. Bükümlü Çiftler

Koaksiyel kablo

Koaksiyel kablo veya kısa adıyla koaks, adını aynı ekseni paylaşan iki iletken bulunmasından alır. Şekilde gösterildiği gibi, koaksiyel kablo aşağıdakilerden oluşur:

• Elektronik sinyalleri iletmek için kullanılan bakır iletken.
• Bir esnek plastik yalıtım tabakası, bakır iletkeni çevreler.
• Yalıtım malzemesi, devredeki ikinci tel ve iç iletken için koruma görevi gören örülmüş bir bakır örgüyle veya metalik folyoyla çevrilidir. Bu ikinci katman veya koruma, dış elektromanyetik parazit miktarını da düşürür.
• Bütün kablo fiziksel hasardan korunmak için kablo kılıfıyla kaplanmıştır.

Koaks kabloyla kullanılan farklı konnektör türleri bulunmaktadır. Bayonet Neill—Concelman (BNC), N tipi ve F tipi konektörler şekilde gösterilmiştir.

UTP kablosu modern Ethernet kurulumlarında esasen koaksiyel kablonun yerini almış olsa da, aşağıdaki durumlarda koaksiyel kablo tasarımı kullanılır:

• Kablosuz kurulumlar : Koaksiyel kablolar, kablosuz cihazları antene bağlar. Koaksiyel kablo antenlerle radyo ekipmanı arasında radyo frekansı (RF) enerjisi taşır.
• Kablolu internet kurulumları – Kablolu servis sağlayıcıları, koaksiyel kablonun bazı kısımlarını değiştirerek ve amplifikasyon elemanlarını fiber optik kablo ile destekleyerek müşterilerine internet bağlantısı sağlar. Bununla birlikte, müşterinin tesislerindeki kablolama hala koaksiyel kablodur.

Şekildeki sayılar koaksiyel kablonun bazı temel özelliklerini tanımlar:

1. Dış Kılıf
2. Örgülü bakır koruma
3. Plastik yalıtkan
4. Bakır iletken

UTP Kablolar

UTP (Unshielded Twisted Pair), yani korumasız bükümlü çift kablo, ağ iletişiminde en yaygın kullanılan kablo türlerinden biridir. Adından da anlaşılacağı gibi elektromanyetik girişime (EMI) karşı herhangi bir ek koruma katmanına sahip değildir. Daha esnek, hafif ve uygun maliyetli olması nedeniyle Ethernet ağlarında, telefon hatlarında ve bazı güvenlik sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.

UTP kablonun, EMI ve RFI etkilerine karşı koruma sağlamak kablo tasarımcıları çapraz karışmanın olumsuz etkisini sınırlandırabilecek başka yollar keşfetmiştir:

• İptal Etme (Cancellation) – Tasarımcılar günümüzde devredeki telleri çift olarak düzenlemektedir. Bir elektrik devresindeki iki tel birbirine yakın yerleştirildiğinde, manyetik alanları birbirinin tam tersi olacaktır. Bu nedenle, iki manyetik alan birbirini ve ayrıca dışardan gelen EMI ve RFI sinyallerini iptal eder.
• Tel çifti başına farklı büklüm sayısı- Çiftler halindeki devre kablolarının iptal etkisini daha da artırmak için, tasarımcılar bir kablodaki her tel çiftinin büklüm sayısını değiştirmektedir. UTP kablosu, her bir metre (3,28 fit) kablo için kaç büklüm veya örgüye izin verildiğini belirleyen kesin spesifikasyonlara uymak zorundadır. Şekilde, Turuncu Beyaz / Turuncu çiftindeki büklüm sayısının Mavi Beyaz / Mavi çiftindekinden daha az olduğuna dikkat edin. Her renkli çift, farklı sayılarda büklümlüdür.

UTP kablosu, sinyal bozulmasını sınırlamak ve ağ ortamı içindeki tel çiftleri için etkili bir şekilde koruma sağlamak için yalnızca bükülmüş tel çiftleri tarafından üretilen iptal etkisine dayanır.

UTP Kablolama Standartları ve Konnektörleri

UTP kablolama, TIA/EIA tarafından ortaklaşa belirlenen standartlara uymaktadır. Özellikle, TIA / EIA-568, LAN kurulumları için ticari kablolama standartlarını şart koşar ve LAN kablolama ortamlarında en sık kullanılan standarttır.

Şekil, UTP kablosunun üç kategorisini göstermektedir:

• Kategori 3 başlangıçta ses hatları üzerinden sesli iletişim için kullanıldı, ancak daha sonra veri iletimi için kullanıldı.
• Kategori 5 ve 5e veri iletimi için kullanılır. Kategori 5, 100Mbps’yi ; Kategori 5e ise 1000 Mbps’yi destekler
• Kategori 6, daha yüksek hızları desteklemek için her bir kablo çifti arasına ilave bir ayırıcı içerir. Kategori 6, 10 Gbps’ye kadar destekler.
• Kategori 7 de 10 Gbps destekler.
• Kategori 8, 40 Gbps destekler.

Bazı üreticiler TIA/EIA Kategori 6a spesifikasyonlarını aşan kablolar üretmektedir ve bunlara Kategori 7 olarak atıfta bulunmaktadır.

UTP kablo genellikle RJ-45 konnektörüyle sonlandırılır. TIA/EIA-568 standardı, Ethernet kabloları için pin atamaları (pin çıkışı) kablo renk kodlarını açıklar.

RJ-45 UTP Fişleri

Şekilde gösterildiği gibi, RJ-45 konektörü kablonun sonuna takılan erkek bileşendir.

RJ-45 UTP Soketleri

Şekilde gösterilen soket, bir ağ cihazının, duvarın, bölme çıkışının veya patch panelin dişi bileşenidir. Yanlış bir şekilde sonlandırıldığında, her kablo potansiyel bir fiziksel katman performans bozulmasının kaynağıdır.

Kötü Sonlandırılmış UTP Kablosu

Bu şekil, kötü şekilde sonlandırılmış bir UTP kablosunun bir örneğini göstermektedir. Bu kötü konektörde, açık, bükülmemiş ve tamamen kılıf tarafından kaplanmayan teller bulunur.

Düzgün Sonlandırılmış UTP Kablosu

Bu şekil, düzgün şekilde sonlandırılmış bir UTP kablosunu göstermektedir. Sadece konnektörü takmak için gereken ölçüde bükülmemiş telli iyi bir konnektördür.

Not: Kablonun uygun olmayan şekilde sonlandırılması iletim performansını etkileyebilir.

Düz ve Çapraz UTP Kabloları

Farklı durumlar UTP kabloların farklı kablolama kurallarına göre kablolanmasını gerektirebilir. Bu, kablodaki münferit kabloların RJ-45 konektörlerindeki farklı pin gruplarına farklı sırayla bağlanması gerektiği anlamına gelir.

Özel kablolama kuralları kullanılarak elde edilen ana kablo tipleri şunlardır:

• Ethernet Düz Kablo – En yaygın ağ kablosu türü. Yaygın olarak hostu switche ve switchi routera bağlamak için kullanılır.
• Ethernet Çapraz Kablo – Benzer cihazları birbirine bağlamak için kullanılan kablo. Örneğin, switch’i switch’e, host’u host’a veya router’ı router’a bağlamak için kullanılır. Ancak, NIC’ler kablo türünü otomatik olarak algılamak ve dahili bağlantıyı yapmak için medyaya bağlı arayüz geçişini (otomatik MDIX) kullandığından, çapraz kablolar artık eski sayılır.

Çapraz veya düz kabloyu cihazlar arasında yanlış şekilde kullanmak cihazlara hasar vermeyebilir, ancak cihazlar arasında bağlantı ve iletişim gerçekleşmeyecektir. Bu, yaygın yapılan bir hatadır ve bağlantı sağlanmazsa yapılacak ilk sorun giderme hareketi cihaz bağlantılarının doğru olduğunu kontrol etmek olmalıdır.

Şekilde T568A ve T568B standartları için ayrı tel çiftleri tanımlanmaktadır.

Kablo Tipi ve Standartları

• Kablo Türü: Ethernet Düz Kablosu
• Standart: İki uç da T568A veya iki uç da T568B
• Uygulama: Ağ hostunu switch veya hub gibi bir ağ cihazına bağlar.

• Kablo Türü: Ethernet Çapraz Kablosu
• Standart: Bir uç T568A, diğer uç T568B
• Uygulama: İki ağ hostunu birbirine bağlar. İki ağ ara cihazını bağlar. (Switch – Switch veya Router – Router)

Fiber Optik Kablolar

Fiber optik kablo, verileri diğer tüm ağ medyalarına göre daha uzun mesafelere ve daha yüksek bant genişliklerinde iletir. Bakır tellerin aksine, fiber optik kablo, sinyalleri daha az zayıflama ile iletebilir ve EMI ve RFI’den hiçbir şekilde etkilenmez. Fiber optik, genellikle ağ cihazlarını birbirine bağlamak için kullanılır.

Fiber optik, insan saçından çok daha büyük olmayan, çok saf camın esnek, ancak son derece ince, şeffaf bir telidir. Bitler fiberde ışık darbeleri (impulse) olarak kodlanır. Fiber optik kablo, ışığı iki uç arasında en az sinyal kaybıyla iletmek için dalga kılavuzu veya “ışık borusu” gibi davranır.

Fiber Medya Türleri

Fiber optik kablolar genellikle iki türe ayrılır:

• Tek-Modlu Fiber (SMF)
• Çok-Modlu Fiber (MMF)

Tek-Modlu Fiber

SMF çok küçük bir çekirdekten oluşur ve şekilde gösterildiği gibi tek bir ışık ışını göndermek için pahalı lazer teknolojisini kullanır. SMF, uzun mesafeli telefon ve kablolu TV uygulamalarında gerekli olanlar gibi yüzlerce kilometreyi kapsayan uzun mesafeli durumlarda popülerdir.

Çok-Modlu Fiber

MMF, daha büyük çekirdekten oluşur ve ışık darbeleri göndermek için LED yayıcıları kullanır. Özellikle, bir LED’den gelen ışık, çok modlu fibere farklı açılardan girer. LAN’larda popülerdir, çünkü düşük maliyetli LED’lerle güçlendirilebilirler. 550 metreye kadar bağlantı uzunluklarında 10 Gb/s’ye kadar bant genişliği sağlar.

MMF ile SMF arasındaki vurgulanan farklardan biri, dağılma miktarıdır. Dağılma, ışık darebesinin zaman içindeki yayılmasına işaret eder. Artan dağılım, sinyal gücü kaybının artması anlamına gelir. MMF’nin SMF’den daha büyük bir dağılım vardır. Bu nedenle MMF, sinyal kaybı olmadan sadece 500 metreye kadar yol alabilir.

Fiber-Optik Kablo Kullanımı

Fiber optik kablo artık dört türde sektörde kullanılmaktadır:

• Kurumsal Ağlar – Omurga kablolama uygulamalarında ve altyapı cihazlarını bağlamada kullanılır.
• Eve Fiber (FTTH) – Evlere ve küçük işletmelere her zaman açık geniş bant hizmetleri sağlamak için kullanılır.
• Uzun Mesafe Ağları – Servis sağlayıcıları tarafından ülkeleri ve şehirleri birbirine bağlamak için kullanılır.
• Denizaltı Kablo Ağları – Okyanus ötesi mesafelere kadar zorlu denizaltı ortamlarında çalışabilen güvenilir yüksek hızlı, yüksek kapasiteli çözümler sağlamak için kullanılır. Çeşitli haritaları çevrimiçi görüntülemek için internette “denizaltı kabloları teleografi haritası” için arama yapın.

Fiber Optik Konnektörler

Fiber optik konektör, optik fiberin ucunu sonlandırır. Çeşitli fiber optik konektörler mevcuttur. Konnektör türleri arasındaki temel farklar, boyutları ve bağlantı yöntemleridir. İşletmeler, ekipmanlarına göre kullanılacak konektör tiplerine karar verir.

Düz Uçlu (ST) Konnektörler: ST konektörleri kullanılan ilk konektör tiplerinden biriydi. Konnektör, “Twist-on/twist-off” süngü tarzı mekanizma ile güvenli bir şekilde kilitlenir.

Abone Konnektörü (SC) Konnektörleri: SC konektörleri, bazen kare konnektör veya standart konektör olarak adlandırılır. Doğru takılmasını sağlamak için bir itme-çekme mekanizması kullanan, yaygın olarak benimsenen bir LAN ve WAN konnektörüdür. Çok modlu ve tek modlu fiberle kullanılır.

Lucent Konnektör (LC) Simpleks Konnektörler: LC simpleks konektörleri, SC konektörünün daha küçük bir versiyonudur. Bunlar bazen küçük veya yerel konektörler olarak adlandırılır ve daha küçük boyutları nedeniyle hızla popülerlik kazanmışlardır.

Duplex Çok Modlu LC Konnektörleri: Dupleks çok modlu bir LC konektörü, bir LC simpleks konektörüne benzerdir, ancak dupleks konnektör kullanır.

Yakın zamana kadar, ışık sadece optik fiber üzerinden tek yönde hareket edebiliyordu. Full dupleks çalışmasını desteklemek için iki fiber gerekiyordu. Bu nedenle, fiber optik patch kablolar iki fiber optik kabloyu bir araya getirir ve bir çift standart tek fiber konektörle sonlandırır. Bazı fiber konektörler, şekildeki Duplex Multimode LC Connector’da gösterildiği gibi hem dupleks konektör olarak bilinen tek bir konnektördeki hem verici hem de alıcı fiberleri kabul eder. 100BASE-BX gibi BX standartları, tek bir fiber üzerinden gönderim ve alım için farklı dalga boyları kullanır.

Fiber Ara Kablolar

Altyapı cihazlarını birbirine bağlamak için fiber ara kabloları (patch cords) gereklidir. Tek modlu ile çok modlu yama kablolarını birbirinden ayırt etmek için renk kullanılır. Sarı dış kaplama, tek modlu fiber kablolar için; turuncu (veya aqua) ise çok modlu fiber kablolar içindir.

Not: Fiber kablolar kullanımda değilken küçük bir plastik kapakla korunmalıdır.

Kablosuz Medya

Kablosuz ortam, radyo veya mikrodalga frekansları kullanarak veri iletişiminin ikili rakamlarını temsil eden elektromanyetik sinyaller taşır.

Kablosuz ortam, tüm medyalara arasında en yüksek mobilite seçeneği sunar ve kablosuz özellikli cihazların sayısı artmaya devam eder. Kablosuz, artık kullanıcıların ev ve kurumsal ağlara bağlanma yöntemidir.

Kablosuz sınırlamalardan bazıları şunlardır –

• Kapsama alanı – Kablosuz veri iletişim teknolojileri açık ortamlarda iyi çalışır. Ancak bina ve yapılarda kullanılan belirli inşaat malzemeleri ve yerel arazi, etkili kapsamı sınırlayacaktır.
• Parazit – Kablosuz, parazite karşı hassastır ve kablosuz ev telefonları, bazı floresan ışık türleri ve mikrodalga fırınlar gibi çok yaygın cihazlar veya diğer kablosuz iletişimler tarafından kesintiye uğrayabilir.
• Güvenlik – Kablosuz iletişim kapsamı, medyanın fiziksel bir koluna erişim gerektirmez. Bu nedenle, ağa erişim yetkisi olmayan cihazlar ve kullanıcılar iletime erişebilir. Ağ güvenliği, kablosuz ağ yönetiminin önemli bir bileşenidir.
• Paylaşılan medya – WLAN’lar yarım çift yönlü çalışır (half-duplex), bu da aynı anda yalnızca bir cihazın gönderebileceği veya alabileceği anlamına gelir. Kablosuz medya, tüm kablosuz kullanıcılar arasında paylaşılır. WLAN’a eşzamanlı olarak erişen birçok kullanıcı, her kullanıcı başına daha az bant genişliğine neden olur.

Kablosuz, masaüstü bağlantısı için popülaritesinin artmasına rağmen, bakır ve fiber, Routerlar ve Switchler gibi ara ağ cihazlarının konuşlandırılması için en popüler fiziksel katman ortamıdır.

Kablosuz Medya Türleri

Kablosuz veri iletişimlerine yönelik IEEE ve telekomünikasyon endüstrisi standartları hem veri bağlantı katmanını hem fiziksel katmanı kapsar. Bu standartların her birinde, fiziksel katman özellikleri aşağıdakileri içeren alanlara uygulanır:

• Veriden radyoya sinyal kodlama
• Frekans ve iletim gücü
• Sinyal alımı ve kod çözme gereksinimleri
• Anten tasarımı ve yapımı

Kablosuz standartlar şunlardır:

• Wi-Fi (IEEE 802.11) – Kablosuz LAN (WLAN) teknolojisi, yaygın olarak Wi-Fi olarak adlandırılır. WLAN, taşıyıcı algılama çoklu erişim/çarpışma önleme (CSMA/CA) olarak bilinen bir içerik tabanlı protokol kullanır. Kablosuz NIC, radyo kanalının açık olup olmadığını belirlemek için önce önce dinlemelidir. Başka bir kablosuz cihaz gönderiyorsa, NIC kanal temizlenene kadar beklemelidir. Wi-Fi, Wi-Fi Alliance’ın ticari markasıdır. Wi-Fi, IEEE 802.11 standartlarına göre sertifikalı olan WLAN cihazlarıyla kullanılır.
• Bluetooth (IEEE 802.15) – Bu, yaygın olarak “Bluetooth” olarak bilinen, bir kablosuz kişisel alan ağı (WPAN) standardıdır. 1 ila 100 metre arasındaki mesafelerde iletişim kurmak için, cihaz eşleştirme işlemi kullanır.
• WiMAX (IEEE 802:WiMAX (IEEE 802.16) – Yaygın olarak Mikrodalga Erişimi için Dünya Çapında Birlikte Çalışabilirlik (WiMAX) olarak bilinen bu kablosuz standart, kablosuz geniş bant erişimi sağlamak için noktadan çok noktaya bir topoloji kullanır.
• Zigbee (IEEE 802.15.4) – Zigbee, düşük veri hızı, düşük güç iletişimi için kullanılan bir spesifikasyondur. Kısa menzilli, düşük veri hızları ve uzun pil ömrü gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Zigbee genellikle kablosuz ışık anahtarları ve tıbbi cihaz veri toplama gibi endüstriyel ve Nesnelerin İnterneti (IoT) ortamları için kullanılır.

Kablosuz LAN

Yaygın bir kablosuz veri uygulaması, aygıtların bir LAN üzerinden kablosuz olarak bağlanmasını sağlar. Genel olarak, bir WLAN için aşağıdaki ağ cihazları gerekir:

• Wireless Access Point (AP) (Kablosuz Erişim Noktası) – Kullanıcılardan gelen kablosuz sinyallerini toplar ve Ethernet gibi mevcut bakır tabanlı ağ altyapısına bağlar. Ev ve küçük işletme kablosuz routerları, şekilde gösterildiği gibi bir router, switch ve access pointin işlevlerini tek bir cihaza entegre eder.
• Kablosuz NIC adaptörleri – Bunlar ağ hostlarına kablosuz iletişim olanağı sağlar

Teknoloji geliştikçe, bir dizi WLAN Ethernet tabanlı standart ortaya çıkmıştır. Kablosuz cihazlar satın alırken uyumluluk ve birlikte çalışabilirlik sağlayın.

Kablosuz veri iletişim teknolojilerinin faydaları, özellikle de maliyetli tesis kablolamalarında tasarruf ve hostların hareketliliğinin rahatlığı açıktır. Ağ yöneticileri, WLAN’ları yetkisiz erişim ve hasardan korumak için katı güvenlik politikaları ve süreçleri geliştirmeli ve uygulamalıdır.

Sonuç

Ağ teknolojilerinde Fiziksel Katman (Physical Layer), iletişimin en temel yapı taşını oluşturur. Verilerin bit seviyesinde iletilmesini sağlayan, donanım ve fiziksel bağlantılarla ilgilenen bu katman, ağ iletişiminin hızını, güvenilirliğini ve performansını doğrudan etkiler.

Bu katmanda kullanılan bakır kablolar (UTP, STP, Koaksiyel), fiber optik kablolar ve kablosuz iletim yöntemleri, veri aktarımını farklı hız, mesafe ve güvenilirlik seviyelerinde sağlar. Kablo seçimleri, sinyal türleri ve kodlama yöntemleri, iletişim kalitesini belirleyen kritik unsurlardır.

Fiziksel katmanda meydana gelebilecek sinyal zayıflaması (attenuation), elektromanyetik girişim (EMI), gecikme (latency) ve paket kayıpları, ağ performansını doğrudan etkileyen faktörler arasındadır. Bant genişliği (bandwidth), veri akışı (throughput) ve gerçek veri aktarımı (goodput) gibi performans ölçütleri ise ağın etkinliğini belirler.

Sonuç olarak, güçlü ve kesintisiz bir ağ altyapısı oluşturmak için fiziksel katmandaki donanım ve iletim ortamlarının dikkatle seçilmesi gerekir. Doğru kablolama, kaliteli ağ donanımları ve sinyal koruma yöntemleri, yüksek hızlı ve güvenilir bir veri iletişimi sağlar. Günümüz dünyasında fiber optik, yüksek hızlı Ethernet ve kablosuz teknolojilerin gelişimiyle birlikte, fiziksel katman her geçen gün daha da kritik bir hale gelmektedir.