Kablosuz Haberleşme

4. Endüstri Devrimi ya da günümüzde kullanılan Endüstri 4.0, canlı cansız her nesnenin internete bağlanarak iletişim haline geçeceği, makineler arası iletişimin akıllı üretimleri beraberinde getirdiği yeni iş modelleri oluşturuldu. Endüstri 4.0 kavramının temelinde; endüstriyel üretim ile ilgili tüm birimlerin birbirleriyle haberleşmesi, bütün verilere gerçek zamanda ulaşabilmesi, bu veri yığınlarının kullanıcılar ve internet tarafından istedikleri zaman (cloud computing) kullanılması yer almaktadır. Böylelikle verimliliğin artması ve maliyetlerin düşmesi sağlanacaktır.

Endüstri 4.0’ın en önemli yapı taşı nesnelerin interneti (IoT internet of things):

Nesneler, insanlar ve bulut servislerinin internet üzerinden birbirine bağlanmasıyla yeni kullanım alanları ve iş modelleri ortaya çıkmaktadır.

Artık günümüzde daha çok ürün, MCU (micro control unite) sayesinde daha zeki bir duruma gelmekte, wi-fi ve internet erişiminin yaygınlaşmasıyla beraber tabletler, bilgisayar ve akıllı telefonları birer ağ geçidi gibi kullanılabilir duruma gelmektedir.

IoT uygulamaların yaygınlaşması ile beraber bütün iş modelleri de şekillenmeye başlıyor. Yaygın olarak kullanılan IoT’ler akıllı ev, bina otomasyonu, akıllı şehirler, akıllı üretim, giyilebilir ürünler, sağlık hizmetleri ile iç içe olmaya başladı.

Endüstri 4.0 ile birlikte 2020 yılına kadar 20 milyar cihazın internete bağlanacağı tahmin edilirken, kablosuz haberleşmenin bu uygulamalarda ne kadar önemli olduğu gerçeğini ortaya çıkarmaktadır.

Kablosuz haberleşme

Kablosuz haberleşme sayesinde bilgisayarlarınız, cep telefonlarınız ve daha birçok cihazda kablolara ihtiyaç duymadan hareketli bir şekilde iletişiminizi gerçekleştirebilirsiniz. Verileri elektronik manyetik dalgalarla havadan ileten esnek ve hareketli bir iletişim sistemidir.

Bu haberleşmeler belirlenen ağlar üzerinden gerçekleşirler. Kablosuz haberleşmede en yaygın kullanılan networkler;

● OSI, TCP/IP, IEEE, Standartları
● PAN, LAN, MAN, WAN, WLAN, SAN yapıları
● Kablo (Coaxial, STP, UTP, Fiber) yapıları
● Topolojiler (Bus, Star, Ring, exStar)
● TCP/IP(dhcp, http, ftp, snmp, smtp) protokolleri
● IPv4, IPv6, Subnet, adresleri
● Repeater, Hub, Bridge, Switch, Router ağ cihazları ve konfigürasyonları

Kablosuz İletişimin Teknolojileri

– InfraRed
– Bluetooth
– HomeRF
– HiperLan
– WLan
– Wi-Fi
– WiMax
– GSM
– GPRS

Infrared (IrDA) – Kızılötesi

● Infrared Data Association
● Kızılötesi (Kızılaltı, IR veya Infrared) ışınım, dalga boyu görünür ışıktan uzun fakat Terahertz ışınımından ve mikrodalgalardan daha kısa olan elektromanyetik ışınımdır.
● Kızılötesi ışınımın dalga boyu 750 nanometre ile 1 mikrometre arasındadır.
● Kızılötesi ışınım üç farklı bölgede incelenebilir. Bunlar: Yakın kızılötesi (NIR), orta kızılötesi (MIR) ve uzak kızılötesi (FIR) ışınımlardır.
● Güneş ışığının; %47’si kızılötesi, %46’sı görünür ışık ve %7’si morötesi ışınımdır.

Bluetooth

● Kablo bağlantısını ortadan kaldıran kısa mesafe radyo frekansı(RF) teknolojisinin adıdır.
● Bluetooth bilgisayar, çevre birimleri, ve diğer cihazların birbirleri ile kablo bağlantısı olmadan görüş doğrultusu dışında bile olsalar haberleşmelerine olanak sağlar.
● 2.4 GHz ISM bandı üzerinde sayısal olarak ses ve veri aktarım sağlayan kablosuz veri aktarım teknolojisidir.
● FHSS adı verilen frekans atlama yöntemiyle Bluetooth teknolojisindeki oluşan elektriksel parazitleri engellemek ve aynı anda birçok birim ile haberleşmek için kullanılır. Bu nedenle Bluetooth’lu cihazlar birbirleri ile 2.4 GHz ile 2.48GHz arasında birer MHz’lik bantlardan haberleşirler.

HomeRF

● Küçük ofis veya ev gereksinimleri için düşünülmüş kablosuz erişim standardıdır.
● 1998 de HomeRF çalışma grubu tarafından geliştirildi.
● Çalışma grubunda Siemens, Motorola, Philips ve 100’ün üstünde mobil kablosuz şirketlerden oluşan bir şirketler birliği vardır.

HiperLan

● High Performance Radio LAN
● Hiperlan/2 (ETSI)’nin (BRAN) birimi tarafından projelendirilen ve ETSI tarafından kabul edilen, Avrupa’da geçerli olan bir standarttır.
● Maksimum 54 Mbps veri transfer hızını desteklemektedir.
● Bu frekans bandı Avrupa’nın büyük bir bölümünde lisanssız olarak kullanılabilmektedir. ETSI; European Telecommunications Standard Institute (Avrupa Telekomünikasyon Standart Enstitüsü) BRAN; Broadband Radio Access Networks (Yayın Radyo Erişim Ağları)

WLan

● Kablosuz Yerel Alan Ağı – WLAN (Wireless Local Area Network) Teknolojisi, kablolu iletişime alternatif olarak uygulanan, RF (Radyo Frekansı) radyo teknolojisini kullanarak havadan bilgi alışverişi yapmayı sağlayan, amaçlı radyo işaretlerinin belirli bir frekans kanalında iletildiği, karasal (terrestrial) esnek bir iletişim yöntemidir.
● OSI ye göre fiziksel ve veri bağı (Layer 1, 2) katmanlarının kablosuz hale getirilmesidir.
● IEEE 1997 yılında kablosuz Ethernet’in başlangıcı olan 802.11 standardını tanımlamıştır.

Wi-Fi

● Kablosuz ağ bağlantı noktaları aslında bildiğimiz router modemlerle aynı şekilde çalışırlar ve küçük radyo dalgaları üreten sistemlerdir. Wi-Fi standartları çeşit ve özelliklerine göre 802.11a, b,g ve n olarak ayrılmışlardır. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı 802.11b’dir ve 2.4Ghz’lik yayılma aralığına sahiptir. Ancak 802.11b ile en fazla 11 Megabit’lik bağlantı kurabilmek mümkündür. Oysa 802.11g ile saniyede 54 Mbit, 802.11n ile 140 Mbit’lik hızlara ulaşmak mümkündür. Günümüzde dizüstü bilgisayarların tamamına yakını üzerlerinde entegre Wi-Fi alıcıları bulundururlar. Bulunmayanlar ise PCMCIA kartlarla bu özelliği kolayca kazanabilirler.
● Dizüstü bilgisayarlar, PDA’lar ve diğer taşınabilir cihazların yakınlarındaki kablosuz erişim noktaları aracılığıyla yerel alan ağına bağlanabilmesini sağlar.
● Bağlantı, kablosuz erişim noktaları ve cihazın ortak desteklediği, IEEE 802.11 protokolüne bağlı olarak radyo frekansıyla gerçekleştirilir.
● Veri, CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance) protokolüne uygun gönderilip alınır ve böylece paketlerin iletimi sırasında hata oluşması sorunu çözülür.

Wimax

● Worldwide Interoperability for Microwave Access (Dünya çapında Mikrodalga Erişimi için Birlikte İşlerlik)
● IEEE 802.16 standartlarını kullanan aletler için bir sertifika işaretidir. Kablosuz hızlı internet erişimi için öngörülmüştür.
● WiMax, kablosuz yüksek hızda internet bağlantısını maksimum 35 millik (~50 km) bir alan içerisinde sağlayabiliyor.
● Bu teknoloji bölgesel geniş bant internet için öngörülmüştür.

Kablosuz İletişimin Yöntemleri

● Kablosuz İletişimin Temelleri
– Sinyal – Modülasyon – Frekans – Radyo Frekansı – Alıcı-Verici – Anten, Mesafe-Yayılım

Kablosuz İletişimin Temelleri

● Sinyal; (Ses sinyali) her hangi bir sesin iletilmek veya saklanmak için elektromanyetik enerjiye çevrilmiş halidir. (Sesin elektriksel formudur.)

Analog Sinyal

● Analog işaret, genlikleri ve frekansları farklı sinüs dalgalarının toplamından oluşur.
● Frekans, bir saniyedeki titreşim sayısıdır. Tersi ise periyottur. Yani periyot bir tek titreşimin süresidir. Analog işaret, çok sayıda frekans bileşiminden oluştuğundan zaman domaininde işareti işlemek zordur. O nedenle frekans domaininde işlenir.
● Bir saniyedeki dönüş sayısına frekans denir ve iletişim terminolojisinde Hertz adıyla anılır.
● Veri bir hat üzerinde taşınırken farklı frekanslar kullanılarak gönderilir.
● Frekans spektrumunda işaretin başladığı ve bittiği frekans aralığı bant genişliğini verir.
İşareti belirleyen temel özellikler genlik frekansı, faz ve bant genişliğidir. Analog işareti; genliği, frekansa ve faza bağlı olarak zamanla değişen işarettir.

Modülasyon – Kipleme

Modülayson; Alçak frekanslı bilgi sinyallerinin, yüksek frekanslı taşıyıcı sinyaller üzerine bindirilip uzak mesafelere gönderilmesi işlemine modülasyon denir. (Bir taşıyıcı sinyal ile bilgi sinyalini birleştirmektir) (Sürekli dalga modülasyonu; RF taşıyıcısı sinüs sinyali olan yöntemler)

● Genlik Modülasyonu (GM, Batı dillerinde AM-Amplitude Modulation)
● Faz Modülasyonu (PM) – Frekans Modülasyonu (FM) modüle eden bilgi sinyali dalga şekli gösterilmiştir.