Kablosuz ve Mobil Ağ Oluşturma
Kablosuz ve mobil ağ oluşturma, paylaşılan radyo bağlantıları üzerinden iletişimi ve uç sistemlerin bağlantı noktalarını değiştirmesi durumunda ihtiyaç duyulan desteği kapsamakta olup, Wi-Fi, hücresel ağlar ve hareketli bir cihazı bağlı tutan protokolleri içermektedir.
Tanım
Kablosuz ve mobil ağ oluşturma, bilgisayar ağlarının, kablosuz (radyo) bağlantılar üzerinden veri iletişimi ve mobil, konum değiştiren uç sistemler için bağlantıyı, adreslemeyi ve oturumları sürdüren ağ mekanizmalarıyla ilgilenen alt alanıdır.
Kapsam
Bu alan, kablosuz bağlantıların kendine özgü zorluklarını — zayıflama (attenuation), girişim (interference), çoklu yol yayılımı (multipath) ve kablolu ortamlarda bulunmayan gizli terminal sorunu — ve bunları ele alan teknolojileri kapsamaktadır: CSMA/CA ortam erişimine sahip IEEE 802.11 kablosuz LAN'lar, önceki nesillerden 4G/5G mimarisine kadar hücresel ağlar ve bir cihazın ağlar arasında hareket ederken bağlantısını ve adreslemesini sürdürmesini sağlayan mobilite yönetimi. Kablosuzu, yığının üst katmanlarına kadar uzanan etkileri olan bir bağlantı ve erişim teknolojisi olarak ele almakta, ayrıntılı radyo frekansı fiziksel katman mühendisliğini ise dışlamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Kablosuz bağlantılar kablolu bağlantılardan nasıl farklılık gösterir ve bu farklılıklar protokolleri nasıl etkiler?
- Gizli terminal sorunu nasıl ortaya çıkar ve CSMA/CA, Wi-Fi'da çarpışmaları nasıl azaltır?
- Bir hücresel ağ hücrelere, baz istasyonlarına ve bir çekirdeğe nasıl organize edilir ve nesiller boyunca nasıl evrilmiştir?
- Bir ana bilgisayarın adresi ve yönlendirmesi, ağlar arasında hareket ettiğinde (mobilite yönetimi) nasıl sürdürülür?
- Mobiliteyi yönetmek ile yalnızca kablosuz bağlantıları yönetmek arasındaki fark nedir?
Anahtar kavramlar
- kablosuz bağlantı bozulmaları (zayıflama, girişim, çoklu yol yayılımı)
- gizli terminal sorunu
- CSMA/CA
- IEEE 802.11 (Wi-Fi)
- erişim noktaları ve ilişkilendirme
- hücresel hücreler ve baz istasyonları
- frekans yeniden kullanımı
- aktarım (handoff)
- Mobil IP ve geçici adresler (care-of addresses)
- 4G/5G çekirdek ağları
Temel kuramlar
- Kablosuz bağlantı bozulmaları ve CSMA/CA
- Radyo bağlantıları sinyal zayıflaması, girişim ve çoklu yol yayılımından etkilenmekte olup, çarpışma tespiti pratik değildir; bu nedenle Wi-Fi, gizli terminal sorununu ele almak için çarpışma önleme özellikli taşıyıcı algılamalı çoklu erişim (carrier-sense multiple access with collision avoidance) ve isteğe bağlı RTS/CTS el sıkışmalarını kullanır.
- Hücresel mimari ve frekans yeniden kullanımı
- Hücresel ağlar, bir bölgeyi baz istasyonları tarafından hizmet verilen hücrelere ayırır ve spektral verimliliği en üst düzeye çıkarmak için bitişik olmayan hücreler arasında frekansları yeniden kullanır; bir çekirdek ağ ise kimlik doğrulama, oturum yönetimi ve daha geniş İnternet'e bağlantıyı ele alır.
- Mobilite yönetimi ve dolaylılık
- Hareketli bir cihazın erişilebilir kalması, konumunun izlenmesini ve trafiğin mevcut ağına yönlendirilmesini gerektirir; bu durum klasik olarak bir ana temsilci (home agent) ve geçici adres (care-of address) (Mobil IP) aracılığıyla veya hücresel sistemlerde çekirdek ağın mobilite yönetimi varlıkları aracılığıyla gerçekleştirilir.
Klinik önem
Kablosuz ve mobil ağ oluşturma, günümüzde çoğu insanın İnternet'e erişim şeklini oluşturmaktadır: Wi-Fi evleri, ofisleri ve kamusal alanları birbirine bağlarken, hücresel ağlar milyarlarca cihaza mobil geniş bant sağlamaktadır. Mobilite yönetimi, kullanıcılar hareket ettikçe kesintisiz aktarımı (handoff) mümkün kılmakta; 5G mimarisi ise endüstriyel otomasyon ve Nesnelerin İnterneti gibi düşük gecikmeli ve büyük cihaz kullanım senaryolarını hedeflemektedir. Kapasite planlaması, spektrum kullanımı ve dolaşım (roaming) gibi tüm bu kavramlara bağlıdır.
Tarihçe
1970'lerde ALOHA sistemi de dahil olmak üzere paket radyo araştırmaları, kablosuz kanallar üzerinden rastgele erişimi tesis etmiştir. IEEE 802.11 standardı (1997'den itibaren) kablosuz LAN'ları yaygın hale getirirken, hücresel ağlar analog 1G'den dijital GSM'e ve oradan da paket tabanlı 4G LTE ve 5G'ye doğru evrilmiştir. IP ana bilgisayarları için mobilite desteği Mobil IP olarak standartlaştırılmış olup, modern hücresel çekirdekler mobiliteyi, güvenliği ve IP bağlantısını entegre etmektedir.
Öne çıkan isimler
- Charles Perkins
- Norman Abramson
- Andrew S. Tanenbaum
İlgili konular
Temel eserler
- kurose2021
- ieee80211-2020
- tanenbaum2010
Sıkça sorulan sorular
- Wi-Fi neden kablolu Ethernet gibi çarpışma tespiti yerine çarpışma önleme kullanır?
- Kablosuz bir verici, genellikle gönderim yaparken çarpışmaları dinleyemez, çünkü kendi sinyali gelen herhangi bir sinyali bastırır ve bir istasyon, alıcıda çarpışan başka bir istasyonu duyamayabilir (gizli terminal sorunu). Bu nedenle Wi-Fi, iletim sırasında çarpışmaları tespit etmek yerine, taşıyıcı algılama, rastgele geri çekilme (random backoff) ve onaylar (acknowledgments) kullanarak çarpışmaları önceden engeller.
- Kablosuz ağ ile mobil ağ arasındaki fark nedir?
- Kablosuz, tek bir atlama (hop) için kablo yerine radyo bağlantısı kullanımını ifade ederken, mobilite bir cihazın zaman içinde ağa bağlantı noktasını değiştirmesini ifade eder. Bir cihaz kablosuz ancak sabit olabilir veya kablolu bağlantı noktaları arasında mobil olabilir; mobil ağ oluşturma, bağlantı noktası değiştikçe bağlantıyı ve adreslemeyi sağlam tutmayı özel olarak ele alır.