Den/Dan : TA2MBD Ye/Ya : TEKNIK@TUR Tip/Status : B$ Tarih/Saat : 13-Ara 08:37 BID : 690084TA2MBD Baþlýk : UYDU UZERINDEN IP R:941211/0235Z @:TA2DUZ.#DUZ.TUR.EU #:1795 [Düzce] FBB7.00i $:690084TA2MBD R:021211/0102Z @:TA2EY.#ESK.TUR.EU #:57592 [Eskisehir] FBB7.00i $:690084TA2MBD From: TA2MBD@TA2EY.#ESK.TUR.EU To : TEKNIK@TUR Uydu Üzerinden IP Çoðu geniþ bant að teknolojileri, karadan fiziksel kablolama ile saniyede megabit ve gigabit gibi hýzlarý destekleyebilirler. Fakat internetin hýza açlýðý hala devam etmekte ve kablolar aradan çekilmedikçe de doyuma ulaþmasý çok zor. žu günlerde RF temelli iletiþim mekanizmalarý (GPRS gibi) popülerleþmeye baþladý .Fakat bunlar da teknik, çevresel ve coðrafik kýsýtlamalarýndan doðan baþarým ve konfigürasyon limitlerine sahip. Ýdeal çözüm ise en az kara baðlantýlarý kadar baþarým verebilecek; ev, kurumsal ve ISP að konfigürasyonlarýný destekleyen geniþ bantlý kablosuz teknolojidir. Uydu Ýletiþimi Ýnternet gibi uydu iletiþimi de 1960'lardan askeri temelli olarak geliþtirildi. Ýnternetin büyümesi ile endüstri; güvenilir, yüksek baþarýmlý ve uygun maliyetli uydu çözümlerini araþtýrmaya baþladý. Uydu üzerinden IP çözümlerini destekleyen bazý etkenler vardýr. 1-Uydular yer hatlarýnýn olmadýðý yerlere eriþebilirler. 2-Bir uydu, karasal aða ulaþým baðlantýsý olarak ya da çok uzak yerler arasýnda doðrudan baðlantý aracý olarak kullanýlabilir. 3-Kurumsal birimleri birbirine baðlayarak intranet amaçlý kullanýlabilir. 4-ISP aðlarýnda sýkýþýklýk yaratan hatlarýn yerini alabilir. 5-Daha güçlü uydularla, geniþ frekanslarla, saniyede 155 megabite kadar çalýþabilir. Uydularýn iletiþimdeki benzersiz konumu, onlarý özellikle IP multicast, veri havuzu, akan veri ve yayýlmýþ WEB, gibi uygulamalara yöneltmiþtir. Kablo döþeme gibi uðraþlarý da olmadýðýndan çok hýzlý bir þekilde kullanýlýr hale getirilebilir ve kullanýcý sayýsýna göre geliþtirilebilir. Uydu üzerinde IP'nin ihtiyaçlarýný karþýlamak için de çalýþmalar yapýlýyor. Araþtýrmacýlar uyduda verimi artýrmak için TCP'de geliþtirmeler üzerinde çalýþýyorlar. IP yönlendirme yolu üzerindeki uçtan uca TCP uygulamalarýnda baþarým ve güvenilirliði en uygun duruma getirmek için özelleþtirilmiþ geçitler koymak düþünülmekte . Ayrýca geliþtirilmiþ modülasyon ve hata kontrol teknikleri ile uydular fiberdeki ile karþýlaþtýrýlabilecek bit-hata oranlarýna ulaþabilecekler. Uydu takýmlarý yönlendirme protokolleri çalýþtýrarak dünyanýn spesifik bölgelerine daha yüksek doðrulukla paket yollayabilirler. Son 2 yýl içinde dijital görüntü yayýn (DVB) teknolojileri geliþtirilerek yüksek kaliteli görüntü, ses ve þimdi de IP paketlerine olanak verir hale getirildi. Gerçekte çatýnýzdaki çanak anten uydu uygulamalarý için hem alýcý hem de verici olarak çalýþabilirler. Bu yüzden de uydu üzerinden IP, DSL ve kablo modemlere karþý kablosuz bir çözüm olarak karþýmýza çýkýyor. Yaygýn Uydu Baðlantý Konfigürasyonlarý Uplink ve downlink, uydu üzerinden tek transparan iletiþim kanalý gibi davranarak 2 yer istasyonunu birbirine baðlar. Uydu herhangi bir sinyal üretmez. Yaptýðý aldýðýný iletmekten baþka birþey deðildir. Bu yüzden oldukça basittir ve her türlü protokolü kanal üzerinden taþýyabilir. Burada teknik ve atmosferik faktörlerden kaynaklanan baþarým ve kalite kayýplarý olabilir. Olmamasý da etkin anten büyüklüðü ve güç ihtiyaçlarýný, dolayýsýyla da toplam masrafý etkiler. Havada iþleme (OPM) konfigürasyonu. 60 GHz ya da daha yüksek frekanslarda çalýþan ve 1 Gbps hýz destekleyebilen uydular arasý linkler (ISL) kullanýlabilir. Verici istasyon veriyi yollar ve veri iniþe geçmeden önce aradaki uydularda sinyal yeniden üretimi, hata düzeltme, yönlendirme gibi iþlemlerden geçerek karaya iner. OBP konfigürasyonlarý karadaki spesifik istasyonlara (cell) veriyi Yönlendirebilir (spot-beam). Belli bir hedefe yönlendirilen sinyaller sistemin iletim kapasitesini artýrýr. Böylece ISL, OBP ve spot-beam kullanan uydu takýmlarý havada paket devreleri oluþturabilirler. Topoloji Bilgisi Hedef bazlý veri yönlendirme uygulamalarýnda, aðda bir sonraki uyduyu bulabilmek için uydular, uydu aðýnýn topolojisini bilmelidir. Sýkça deðiþen orbital düzlemleri ve hýzlarý nedeniyle bu topoloji bilgisinin devamlýlýðýný saðlamak oldukça karmaþýktýr. Dinamik Yönlendirme: Að büyüklüðü ve konumunun geçici tahmin edilebilirliði düþünüldüðünde, doðru topolojiyi önceden hesaplamak ve periyodik olarak uydulara yüklemek olanaklýdýr. Bu hesaplamalar uyduda yapýlabilir ya da karadan uyduya yüklenebilir. Ayrýca uydu aðý IP-Yönlendirme Aðý'ndan ayrý olarak düþünülebilir. Paketler uydu aðýna gittiðinde aðýn yönlendirme fonksiyonlarý paketleri uygun çýkýþ noktasýna yönlendirebilir.Bu klasik ip ve ATM Overlay yöntemine benzer IP yönlendiriciler IP yönlendirme protokollerini çalýþtýran IP topolojisinin devamlýlýðýný saðlar.Ve ayrý yönlendirme protokolleri çalýþtýran ATM anahtarlarýnýn devamlýlýðýný saðlar. Uydu alanýndaki IP paketleri üzerinde IP tünelleme, Að Adres Çevirme(Network Address Translation, NAT) gibi teknikler uygulanabilir. Hatta uydu alanýný ayrý bir otonom yönlendirme sistemi olarak düþünerek kara ve uydu aðlarý arasýnda Sýnýr Geçit Protokolü(Border Getaway Protocol,BGT) çalýþtýrýlabilir. OBP, ISL , Spot-beam antenler ve Ka bandý (18-31 GHz) kullanan akýllý uydu aðlarý, internet uydu saðlayýcýlarý için kendine özgü birçok avantaj içermektedir.Bunlardan bazýlarý : * Að kaynaklarýnýn daha etkili kullanýmý ve etkileþimli çoklu ortam uygulamalarý için daha fazla bant geniþliði. * Sabit ve mobil kullanýcýlarýný aða ulaþtýrmak için daha küçük antenler ve daha düþük güç gereksinimi. * Verimli multicast yönlendirme * Ýhtiyaç anýnda dinamik kaynak tahsisi. TCP Konularý Ýletiþim Kontrol Protokolü (TCP) unicast uygulamalarý için güvenli ve baðlantý tabanlý iletiþim servisi sunmakta. TCP, TCP alýcýlardan kabullenme(ACK) þeklinde gelen að geri beslemelerine dayanan bir pencereleme mekanizmasý kullanýr.Bu pencere, kullanýcýsýnýn yeni bir ACK'ya ihtiyacý olmadan yollayabileceði paket sayýsý olarak belirlenmiþtir. Baðlantý baþlangýcýnda pencere büyüklüðü 1'dir. TCP vericisi, bir kiþi tarafýndan her paket kabulleniliþinde pencere büyüklüðünü 1 arttýrýr. Bu yavaþ baþlangýç sayesinde pencere büyüklüðü dereceli olarak arttýrýlarak aðdaki sýkýþma (Congestion) kontrolünü yapmýþ olur. Bu mekanizma sýkýþma yaratmadan en fazla sayýda paketi aðda tutabilmeyi hedeflemektedir. Uydu Konularý Uydu baðlantýlarýnýn TCP baþarýmýna çeþitli etkileri vardýr: * Uzun geri besleme gecikmesi: GEO uydu hatlarý üzerinden yapýlan baðlantýlarda 600 milisaniyeye yakýn gecikmeler olabilmektedir. Bu da ACK geri beslemesine dayanan pencere büyüklüðünü kullanan TCP vericileri için baþarýmý etkiler. * Gecikme x Bant geniþliði (DBP): DBP bir TCP kullanýcýsýnýn eriþebileceði en büyük pencere büyüklüðünü göstermektedir. Daha büyük bir deðer, TCP verici ve alýcý tarafýnda daha büyük tampon bellekler ve yavaþ-baþlama devresinde daha fazla zaman harcanmasý demektir. * Asimetri: Ýleri doðru (vericiden alýcýya) uydu baðlantýsý geri yöne göre daha fazla bir bant geniþliði saðlar. Bu da vericinin paket yolladýktan sonra ACK'lar için beklemesi demektir. Büyük pencereler, seçilen kabullenmeler, maksimum iletim birimi bulunuþu gibi TCP baþarýmýný etkileyen problemlerle baþ edebilmek için çeþitli mekanizmalar vardýr. IETF'nin (Internet Engineering Task Force) "uydu üzerinden TCP çalýþma grubu", konu üzerinde çeþitli çalýþmalar yaparak, daha büyük baþlangýç pencereleri, deðiþtirilmiþ gecikmiþ ACK iþleme ve sýkýþma bildirimi gibi bazý deneysel teknikler üretmiþtir. Bu tekniklerin bazýlarý uygun görünse de bunlarýn ticari TCP uygulamalarý haline gelmesi vakit alacaktýr. Bant Geniþliði Asimetrisi Bant geniþliði asimetrisi TCP'de ilginç bir sorun ortaya çýkarýyor. Sorun ileri uydu kanallarýnýn geri kanallardan daha fazla bant geniþliðine sahip olmasýndan kaynaklanýyor. Bu konuya baþlamadan þunu belirtmek gerekir ki, bant geniþliðindeki asimetri internet ve IP aðlarýna yabancý deðildir. IP aðlarý sadece paketleri en kýsa yoldan hedefe ulaþtýrmayý amaçlamaktadýr. Bu yöntemde A'dan B'ye giderken izlenen yol B'den A'ya giderkenkinden farklý olabilir. Bu da asimetri demektir. Ayrýca tipik http veri aktarýmýnda trafik hacimleri asimetriktir. Sunucuya yollanan küçük bir istek, büyük bir cevap olarak geri döner. Çeþitli teknik ve ekonomik sebeplerden ISP'ler ileri ve geri için deðiþik yollar ayýrabilirler. Müþterilerine ait olmayan paketleri en kenardaki yönlendiriciye yönlendirerek baþka bir aða aktarýrlar (hot potato routing). Að seviyesinde asimetri Uydu linkleri içeren bir að, IP seviyesinde asimetri içerebilir. Ana omurga aðlarý genelde uydu hatlarýnýn baþarýmýný etkilemeden kaldýrabilecek kapasiteye sahiptir. Bir grup son kullanýcýya giden uydu hatlarý, bu baðlantýyý saðlayan tek hat ise asimetri olaylarý ortaya çýkabilir. Bant geniþliði asimetrisi olan bir að. Hem alýcý hem de verici uydu aðýna baðlý, fakat akýþ vericiden alýcýya doðru. Alýcýdan vericiye doðru olan bant geniþliði saniyede birkaç megabit iken tersi yönde saniyede birkaç kilobittir. Bant geniþliði simetrisine ulaþabilmek için alýcý daha büyük bir çanak alabilir. Diðer bir yol ise daha az maliyetle karadan dönüþ kanalý (return channel) kurulmasý olabilir. Buradaki anahtar nokta TCP vericisinin gelen ACK'larýn sýklýðýna orantýlý olarak çalýþmasýdýr. Her iki yön arasýndaki bant geniþliði farký TCP baþarýmýný düþürebilecek birkaç probleme yol açabilir. ACK'larýn gecikmesi ya da kaybolmasý vericinin yavaþ-baþlama modunda daha fazla zaman geçirmesine yol açabilir. Ayrýca hýzlý yeniden yollama ve seçici ACK'lar gibi bazý TCP hata düzeltme mekanizmalarýnýn iþleyiþini etkileyebilir. IETF "Baðlantý Karakterlerinin Baþarýma Etkisi Çalýþma Grubu" asimetrik baðlantýlarýn üzerindeki TCP baþarým problemleri üzerinde çalýþmaktalar. Aþaðýdaki teknik, dönüþ kanalýndaki ACK'larýn frekans ve formatlarýný deðiþtirmeye dayanmaktadýr. * TCP/IP baþlýk sýkýþtýrmasý dönüþ kanalýndaki ACK'larýn boyutunu azaltýr. * ACK filtreleme, düþük sýra numaralý ACK paketlerini görmezden gelerek dönüþ kanalýnda akan ACK sayýsýný azaltýr. TCP toplam ACK sistemi kullandýðýndan, yüksek numaralý ACK'nýn gelmiþ olmasý düþük sýra numaralý ACK'nýn geldiði anlamýna gelir. Bu da filtrelemenin çalýþmasýný saðlar. * ACK ayýrma sayesinde ACK'lar arasýna zaman konularak, paketlerin birden gelmesi önlenir. PEP TCP'de bazý baþarým artýrýmlarýný beklemektense, sistem yöneticileri sistemlerine baþarým artýrýcý proxy (performance enhancement proxy) kurabilirler. TCP PEP. Uygun aralýklý ACK'lar yerel proxy tarafýndan üretilir. Vericiden alýcýya açýlan baðlantý yerel PEP'de biter ve veri PEP'ler arasý baðlantýya TCP ya da baþka bir protokol kullanýlarak yollanýr. Bant geniþliði kullanýmýný azaltmak için çoðu PEP'ler çeþitli sýkýþtýrma teknikleri uygularlar. Sonuç Ýnternet servislerine ve hýza ihtiyaç endüstriyi yaratýcý çözümler üretmeye zorlamaktadýr. Uydu üzerinden IP de oldukça karadan baðlantýlarýn karþýsýnda oldukça umut verici bir çözüm olarak karþýmýza çýkmaktadýr. Uydu üzerinden IP, kara hatlarýný rahatlatmak için de bir umuttur. Belki de ileride karþýmýzdakilerle haberleþmekte kullandýðýmýz tek araç olacak, bu S2Com'daki insanlarýn hayali ve þu anda buna baðlý olarak düþük maliyetli, alçak yörüngeli, IPv6 destekleyen bir uydu aðý kurma çalýþmalarý devam ediyor. Çoklu ortam, video ve veri, uygulamalarýnýn her biriminde yerini alýrken, uygun maliyetli bir çözümü uydu üzerinden IP saðlayabilir. Baðlantýlar: http://www.astra.lu/ http://www.astrolink.com/ http://www.broadlogic.com/ http://www.dvb.org/ http://www.s2com.net/ http://www.ieee.metu.edu.tr/rfc/rfc2488.txt http://www.ieee.metu.edu.tr/rfc/rfc2760.txt http://www.etsi.org/ http://www.ietf.org/ Orjinali: Christopher Mertz , Cisco Systems, IEEE Internet Computing, July/August 2000 Çeviren: Oðuz YILMAZ oguz@ieee.metu.edu.tr