Ana içeriğe geç

Bölüm 60: DSL'de Hız ve Mesafe

8 dakikalık okumaGüncelleme:

Ağlar'a “Sen”i Katmak kitabının bir bölümü: adres çubuğuna yazdığın tek bir isteğin peşinden bakırla fiberin fiziğine inip karşı taraftan geri dönen uzun bir teknik yolculuk.

Kısım 8: Kabloda ve Camda (Bölüm 52-64)

Tüm bölümler
  1. Giriş
  2. Adres Çubuğundan İsteğe
  3. Paket Anahtarlamalı Yol
  4. İsimden Adrese
  5. DNS Kayıtları
  6. Önbellek, Tazelik ve Güven
  7. Port Numarası ve Soket
  8. Bağlantısız Taşıma: UDP
  9. Üç Adımlı El Sıkışma
  10. Simetrik Şifreleme
  11. Açık Anahtarlı Kriptografi
  12. TLS El Sıkışması
  13. Sertifika Zinciri
  14. HTTP Mesajının Anatomisi
  15. Durum, Çerez ve Oturum
  16. HTTP/2'den HTTP/3'e
  17. İçerik Dağıtım Ağları
  18. Diğer Uygulama Protokolleri
  19. Katmanlı Mimari
  20. Hizmet ve Protokol
  21. Encapsulation ve Başlıklar
  22. Paket Yakalama ve Çözümleme
  23. Ağ Interface Kartı
  24. Fiziksel Adresleme
  25. Hata Sezme ve CRC
  26. Adres Çözümleme: ARP
  27. Ortam Erişimi: CSMA/CD
  28. Switch'ler
  29. Ağ Topolojileri
  30. Sanal Yerel Ağlar
  31. Kablosuz Erişim: 802.11
  32. Radyo Kanalı ve Kapasite
  33. Kablosuz Ağ Güvenliği
  34. Hücresel Ağlar
  35. Spektrum ve Kuşaklar
  36. Hareketlilik ve Aktarma
  37. Adres Kiralama: DHCP
  38. Adresin Anatomisi
  39. Adres Tükenmesi ve IPv6
  40. Router Mimarisi
  41. Kuyruk Yönetimi
  42. Cihaz Yapılandırma
  43. Routing Protokolleri
  44. Kontrol Düzlemi ve SDN
  45. Ağ İzleme ve Yönetimi
  46. Alanlar Arası Routing
  47. Adres Çevirisi
  48. Ara Kutular
  49. Tünelleme ve IPsec
  50. Firewall'lar
  51. Ağ Saldırıları
  52. Operatör ve Metro Ağları
  53. Bitten Sinyale
  54. Sembol Hızı ve Kanal Kapasitesi
  55. Multiplexing Teknikleri
  56. İletim Ortamları
  57. Bakır Kablo Sonlandırma
  58. Fiber Sonlandırma
  59. Fiber Optik İletim
  60. Bakır Erişim Ağı: DSL
  61. DSL'de Hız ve Mesafe
  62. Pasif Optik Ağlar
  63. Kablo Erişim Ağları
  64. Kablo Modem ve CMTS
  65. Denizaltı Kabloları
  66. Veri Merkezi Ağları
  67. Encapsulation Çözme
  68. Güvenilir Aktarım
  69. Tıkanıklık Denetimi
  70. Trafik Çözümleme
  71. Gecikme Bütçesi
  72. Soket Programlama
  73. Eşten Eşe ve Protokol Tasarımı
  74. Uyarlanır Video Akışı
  75. Gerçek Zamanlı Ses ve Görüntü
  76. Kablosuz Sensör Ağlarının Mimarisi
  77. Sensör Ağlarında Ortam Erişimi
  78. Sensör Ağlarında Yönlendirme ve IP
  79. Zaman Eşitleme ve Konum Bulma
  80. Sensör Ağı Uygulamaları
  81. Mobil Kablosuz Sensör Ağları
  82. Son Söz

Telin boyu açıyor. Santrale uzanan bakırın uzunluğu, hattın hangi şeritlerinin yaşayıp hangilerinin öleceğine karar veriyor ve hızın büyük kısmı en çabuk ölen şeritlerde duruyor.

Peki sinyal bakırda neden frekansa göre farklı hızla sönüyor ve modemin ekranındaki sayılar bunu nasıl ele veriyor?

Uzaklık neden bu kadar belirleyici

Bakırda sinyal ilerledikçe zayıflar. Kritik olan şu: zayıflama frekansla birlikte artar. Aynı telde 100 kilohertzlik bir sinyal kilometrelerce gidebilirken 17 megahertzlik bir sinyal birkaç yüz metrede tanınmaz hâle gelir.

Bunu önceki bölümdeki şeritlerle birleştir. Uzun bir hatta önce üst şeritler ölür, sonra ortadakiler; hattın alt ucu en son teslim olur. Bu yüzden santralden uzaklaşmak hızı doğrusal düşürmez. Önce en çok bit taşıyan şeritleri, yani hızın büyük kısmını götürür.

Sonuç, aynı sokakta oturan iki kişinin bambaşka hız görmesidir. Kabaca sayılarla:

santrale kablo uzunluğuADSL2+VDSL2 profil 17a
300 m24 Mbit/s~100 Mbit/s
500 m24 Mbit/s~80 Mbit/s
1 km~20 Mbit/s~45 Mbit/s
1,5 km~16 Mbit/s~25 Mbit/s
2 km~12 Mbit/s~12 Mbit/s
3 km~7 Mbit/spratikte kullanılmaz
4 km~3 Mbit/spratikte kullanılmaz
5 km~1,5 Mbit/spratikte kullanılmaz

Sayılar kablo kalınlığına, ek sayısına ve demetteki komşu hatlara göre oynar; oran oynamaz. Tablonun asıl haberi son sütunda duruyor: VDSL2, ADSL2+‘a olan bütün üstünlüğünü ilk bir kilometrede kazanıyor. İki kilometrede ikisi eşitleniyor, sonrasında VDSL2 daha da kötü hâle geliyor. Bel bağladığı yüksek şeritler çoktan ölmüş oluyor, alt bantta ise ADSL2+‘tan daha düşük toplam güçle gönderiyor.

Bir de kuş uçuşu ile kablo uzunluğu aynı şey değildir. Santral pencerenden görünüyor olabilir ama kablo o mahalleyi dolaşıp geliyorsa hattın boyu üç katı olur. Hızı belirleyen, haritadaki mesafe değil telin kendi uzunluğudur.

Eski şebekede iki de tuzak vardır. Uzun ses hatlarının kalitesini artırmak için araya takılan yükleme bobinleri üst frekansları tamamen keser; bobinli bir hatta DSL hiç açılmaz. Bir de vaktiyle başka bir aboneye çekilip sökülmeden bırakılmış paralel uçlar (bridged tap) bulunur; bunlar sinyali yansıtır ve belirli şeritleri çukura düşürür.

Modem hattı nasıl açıyor?

Modemi prize taktığında önündeki DSL ışığı bir süre yanıp söner, sonra sabitlenir. Aradaki yarım dakikada hattın bütün fiziği ölçülüyor.

Önce iki uç tanışıyor. Modem ile DSLAM hangi standartları (ADSL2+, VDSL2) ve hangi seçenekleri konuşabildiklerini birbirine sayıyor; bu el sıkışmanın kendi standardı var, G.994.1. Sonra eğitim başlıyor. Uçlar birbirine bilinen desenler gönderiyor, her şeritte sinyalin ne kadar zayıfladığını ve gürültünün ne kadar olduğunu ölçüyor. Ölçümden her şeride kaç bit yükleneceği çıkıyor ve bu tablo iki uç arasında değiş tokuş ediliyor. Hepsi bitince hat veri kipine geçiyor. Standartlar bu kipe gerçekten de gösteri zamanı diyor: showtime. DSL ışığının sabitlendiği an bu.

İnternet ışığı ancak ondan sonra yanıyor, çünkü o ışık fiziğin değil oturumun ışığı. Modem hattın üstünden kendi operatörüne kullanıcı adı ve parolayla bir oturum açıyor ve adresini oradan alıyor; bu oturumu bölümün sonunda göreceksin. Arıza ararken bu sıranın bir değeri var: DSL ışığı sabitlenmiyorsa sorun teldedir, sabit ama İnternet ışığı yanmıyorsa sorun oturumdadır.

Modemin sana söyledikleri

Modemin yönetim sayfasındaki hat bilgisi, yukarıda anlatılan her şeyin ölçülmüş hâlidir. Dört sayı işine yarar.

Senkron hızı. Modem ile DSLAM’ın anlaştığı hat hızıdır ve tarifenle aynı olmak zorunda değildir. Tarifen 100 megabitse ama senkron 43 megabitte kalıyorsa mesele işletmecinin kısıtlaması değil, hattın fiziğidir.

Hat zayıflaması. Sinyalin yolda kaybettiği desibeldir ve neredeyse doğrudan uzaklık demektir.

hat zayıflamasıanlamı
20 dB altımükemmel, santral çok yakın
20 – 30 dBçok iyi
30 – 40 dBiyi
40 – 50 dBsınırda, hız belirgin düşük
50 – 60 dBkötü, kopmalar beklenir
60 dB üstühat büyük ihtimalle senkron olmaz

Gürültü payı. Sinyalin gürültünün ne kadar üstünde kaldığını söyler; hattın stok marjı gibidir. 6 desibelin altına indiğinde küçük bir parazit bile senkronu düşürür, 10 ile 20 arası sağlıklıdır, 20’nin üstü ise hattın daha yüksek hızı kaldırabileceğinin işaretidir. Akşam saatlerinde bu payın düşmesi normaldir ve iki sebebi var. Demetteki komşu hatlar çalıştıkça birbirlerine diyafoni basar. Orta dalga radyo yayınları da akşam iyonosferden yansıyıp çok daha uzağa ulaşır ve hattın alt şeritlerine parazit olarak biner.

Hata sayaçları. Düzeltilmiş hatalar (FEC), hattın sessizce onardığı bozulmalardır. Düzeltilemeyen hatalar (CRC) ise kaybedilmiş veridir; ikincisi sürekli artıyorsa hatta fiziksel bir sorun var demektir.

Bir de o sayfada görünmeyen ama hissedilen bir ayar vardır. Hat, gönderilecek bitleri 24. bölümdeki gibi araya serpiştirecek şekilde ayarlanabilir. Böylece ani bir gürültü darbesi veriyi tek bir yerden değil dağınık noktalardan bozar ve düzeltme kodunun onarması kolaylaşır. Bedeli sabit bir gecikmedir, tipik olarak 8 ile 16 milisaniye. Oyun oynayanların işletmeciden “hızlı yol” istemesinin sebebi budur: serpiştirme kapanır, gecikme düşer, gürültüye dayanıklılık azalır. Yeni hatlarda G.INP denen yeniden gönderme mekanizması bu ödünleşimi yumuşatıyor: bozulan bloğu önceden dağıtmak yerine gerekince yeniden gönderiyor.

Bakırı kısaltmak

Uzaklık hızı öldürüyorsa çözüm bellidir: bakırı kısalt. Bunun sahadaki karşılığı, DSLAM’ı santral binasından çıkarıp sokaktaki dolaba taşımaktır. Dolaba kadar fiber gider, dolaptan eve birkaç yüz metrelik bakır kalır. Aynı ev, aynı tel; ama artık santrale değil sokaktaki kutuya bağlı, yani tablodaki ilk satırlarda yaşıyor.

Kaldırıma yeni kurulmuş iki gri saha dolabı; üst kenarlarında havalandırma ızgaraları, altlarında beton kaide ve henüz kapatılmamış kablo hendeği. Santralden çıkarılıp sokağa taşınan DSLAM bu kutuların içinde duruyor.

İkinci hamle diyafoniyle ilgilidir. Aynı demetteki bakır çiftler birbirine sinyal sızdırır ve VDSL2 hızlarında bu sızıntı gürültünün baskın kaynağı hâline gelir. Vektörleme denen yöntem, aynı DSLAM’a bağlı bütün hatların sinyallerini birlikte hesaplar ve her hatta komşularından geleceğini bildiği bozulmanın tersini ekleyerek gönderir; bozulma hedefte sönümlenir. Karşılığında bir şart koşar: demetteki hatların hepsi aynı DSLAM’ın denetiminde olmalıdır. Aynı demette başka bir işletmecinin kendi DSLAM’ına bağlı tek bir hat kalırsa, o hat hesaba katılamadığı için herkesin kazancı düşer. Teknik bir yöntemin doğrudan düzenleme sorununa dönüştüğü ender yerlerden biridir.

Üçüncüsü bandı sonuna kadar zorlar. G.fast 106, sonraki sürümünde 212 megahertze çıkar ve gigabit mertebesine ulaşır, ama ancak yüz metre civarındaki hatlarda. Artık santralden bile değil, apartmanın bodrumundaki kutudan konuşuyoruzdur. Bu noktada bakırın rolü, fiberin son birkaç on metresini tamamlamaktan ibarettir.

Sıralamaya dikkat et. Üç hamlenin üçü de aynı şeyi yapıyor: bakırın boyunu kısaltıyor. Fiber her adımda eve biraz daha yaklaşıyor.

Duvardaki bakır kimin?

Buraya kadar anlatılan her şey fizik. Faturandaki isim ise başka bir hikâye ve Türkiye’de kafa karıştıran kısım tam burası.

Bakır erişim şebekesi ülkenin tamamında tek bir işletmecinin, Türk Telekom’un elindedir. Bu şebeke devlet tekeli döneminden devralınmış altyapıdır ve ikincisini kurmak ekonomik olarak gerçekçi değildir; her rakibin her sokağa kendi bakırını çekmesi beklenemez. Böyle bir konumdaki işletmeciye düzenleyici kurum (Türkiye’de BTK) altyapısını rakiplerine belirlenmiş tarifelerle açma yükümlülüğü getirir. Yükümlülüğün adı toptan erişimtir ve birden fazla biçimi vardır:

toptan modelişletmeci ne kiralıyorkendi donanımı nerede
yeniden satış (al-sat)hazır hizmetin kendisihiçbir yerde
IP seviyesinde veri akış erişimiabonenin trafiğiülke çapında birkaç on teslim noktasında
YAPAçıplak bakır çiftin kendisisantralde, kendi DSLAM’ı
SAYEfiber erişimin sanal eşdeğerien yakın santralde, Ethernet üstünden teslim

Liste yukarıdan aşağıya derinleşiyor. En üstte işletmeci yalnızca bir satıcıdır; en altta santral binasının içinde kendi donanımı vardır ve hattın nasıl çalışacağına kendisi karar verir. Alternatif işletmecilerin abonelerinin büyük çoğunluğu pratikte ortadaki modelle, yani veri akış erişimiyle bağlanır. Her santrale kendi DSLAM’ını koymak çok pahalıdır ve ancak abone yoğunluğu yüksek yerlerde geri döner.

YAPA’nın bakırla sınırlı olması da tesadüf değil. Model, bakır çiftin fiziksel olarak kiralanması üzerine kurulu. Fiber şebekede kiralanacak öyle bir çift yok, çünkü tek bir lifi onlarca abone paylaşıyor. SAYE tam bu boşluk için tanımlandı: fiziksel damarı değil, onun üstünde tanımlanmış sanal bir erişimi kiralıyor. Açılımı sanal ayrıştırılmış yerel erişim; BTK yükümlülüğü 1 Temmuz 2020’de yürürlüğe soktu.

Bunun sana yansıması şudur: internetini hangi şirketten alırsan al, duvarındaki bakır ve sokaktaki kutu Türk Telekom’undur. Hattında fiziksel bir arıza varsa (su almış bir ek kutusu, kopmuş bir çift) onu onaracak olan, faturanı ödediğin şirket olmayabilir. Buna karşılık hızının tavanı fizikten, tarifen sözleşmeden gelir ve ikisi birbirine karışmaz.

Modemine bir kullanıcı adı ile parola girmenin sebebi de bu ayrımdır. Bakır ve DSLAM bir şirkete, aboneliğin başka bir şirkete ait. Modem hattın üstünden 36. bölümdeki PPPoE ile bir oturum açar, o oturum kendi işletmecinin ağındaki bir toplayıcıda (BNG) sonlanır ve adres, hız sınırı ile muhasebe oradan verilir. Kimliğini bu yüzden hat değil sen taşırsın.

Son bir ayrım: modem ile router aynı şey değildir. Modemin işi bitleri hattın taşıyabileceği sinyale çevirmek ve geri okumaktır. Router’ın işi paketleri ağlar arasında iletmektir. Evindeki kutu bugün ikisini, üstüne bir switch ile bir access point’i de tek kasada topluyor, ama fiber aboneliğe geçtiğinde değişen yalnızca birinci parçadır.

Özet

  • Uzaklık üstten öldürür: zayıflama frekansla arttığı için uzun hatta önce en çok bit taşıyan üst şeritler ölür; VDSL2 üstünlüğünü ilk bir kilometrede kazanır, iki kilometrede ADSL2+ ile eşitlenir.
  • Hat açılırken ölçülür: modem ile DSLAM önce standartta anlaşır, sonra her şeridi ölçüp bit tablosunu kurar; DSL ışığı veri kipine geçildiğinde, İnternet ışığı oturum açıldığında sabitlenir.
  • Dört sayı yeter: senkron hızı hattın gerçek tavanını, zayıflama uzaklığı, gürültü payı marjı, hata sayaçları da fiziksel sorunu gösterir.
  • Her çözüm aynı çözüm: dolaba taşımak, vektörleme ve G.fast farklı yöntemler gibi görünse de üçü de bakırın boyunu kısaltıyor.
  • Bakır bir şirketin, abonelik başkasının: erişim şebekesi yerleşik işletmecide kalır, rakipler onu düzenlenmiş toptan modellerle kiralar, sen de oturumunu kendi işletmecinde açarsın.

Bakır fiziğin izin verdiği son noktaya kadar zorlandı ve her hamlede aynı yere varıldı: teli kısalt. Peki teli tamamen ortadan kaldırıp fiberi kapıya kadar getirdiğinde, o lif yalnızca sana mı ait oluyor?

61. bölüme devam et: Pasif Optik Ağlar