Bilgisayar Ağlarında Fiziksel Katman ve Yapısal Kablolama

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bu yazıda, yapısal kablolamada karşımıza çıkacak kavramlar üzerine konuşacağız. Local network’te sıklıkla kullanılan network iletişimi için bakır kablo türü 2 adettir bunlar “UTP ve STP”dir. UTP, Unshielded Twisted Pair ya da Türkçe olarak Korumasız Bükümlü Kablo olarak Türkçeye çevirebiliriz. Aşağıdaki resimdeki kablo UTP kablo türüdür. Yapısal olarak görseldeki gibidir. UTP kablo, 8 adet renk kodlu, içinden bakır tel geçen 4 çift sarmal kablodur. Elektriksel olarak veriyi transfer ettiğimiz için içerisinden bakır tel geçer. 

 

 

                     (UTP)

 

Yukarıda gördüğümüz renk kodlarının sarmalı ayrıca başka bir koruyucu ile çevrelenmiş ise bunun adı aşağıdaki görselde görülen STP’dir. STP, Shielded Twisted Pair Cable yani, Korumalı Çift Bükümlü Kablo olarak Türkçeye çevirebiliriz. Burada twisted pair kavramına yoğunlaşalım. Çift bükümlü anlamına gelir. Yalıtkan kablo içinde bükümlü şekildedir. UTP’de de aynı şekilde olduğunu yukarıdaki şekilde görmüştük. Birim uzunluğa ne kadar fazla büküm varsa o kablo dış etkenlerden daha az etkilenir. Genel itibariyle bu etkenler “noise” olarak söylenir. Türkçeye gürültü olarak çeviririz. Yani bu bildiğimiz gürültüden farklıdır elbette. Kablo ile taşınan veri tabii ki dış sesten etkilenmez. Burada bahsettiğimiz gürültü manyetik alandır. İşte burada koruyucu kullanılmasının sebebi de dış etkenlerden kaynaklanan gürültülerden daha az etkilenmesi içindir. Kısa kablolarda kaynaktan çıkan sinyalin genliği fazla olduğu için gürültünün sinyale girişimine karşı kablo zayıf değildir ancak kablo uzunluğu artınca sinyalin genliği azalacağı için gürültüye azalan zafiyet aynı oranda artar. Zaten tavsiye edilen kablo uzunluğu 100 metre’dir. Ancak sektörde almış olduğum geri bildirimlere göre kablo sonlandırılmasında kullanılan RJ-45 connector’lerin kalitesinin bu uzunluğu arttırdığını söylüyorlar. 

 

 

                                    (STP)

 

 

Burada bir şeyin altını çizmek istiyorum. Siz en zor durumda kaldığınız anlarda yaptığınız tasarımlarda RJ-45 sonlandırması yapılmalıdır. Ancak elle sonlandırmaktan mümkün olduğunca kaçının. Peki elle sonlandırmayıp ne yapacağız? Nasıl olacak da elle sonlandırmadan network’ü tasarlayacağız? Bu soruyu birazdan yanıtlayacağız. Ondan önce RJ-45 kablo sonlandırma çeşitlerini konuşalım; 

 

 

 

Kablo standartlarını belirleyen kuruluş, en iyi standartı yukarıdaki şekilde vermiştir ve adını “T-568A ve T568B” olarak register etmiştir.

 

T-568B’den başlayacak olursak;  “Turuncu/Beyaz – Turuncu – Yeşil/Beyaz – Mavi – Mavi/Beyaz – Yeşil – Kahverengi/Beyaz – Kahverengi” şeklinde sıralanır ve sonlandırılır.

 

T-568A ise;  “Yeşil/Beyaz – Yeşil – Turuncu/Beyaz – Mavi – Mavi/Beyaz – Turuncu – Kahverengi/Beyaz – Kahverengi” şeklinde soldan sağa sıralanmıştır.

 

Aşağıdaki görsele dikkat edecek olursak, siz kablonun iki ucunu T-568A ya da T-568B ile sonlandırılmış kablo almışsanız, buna düz kablo deriz ve tester’da bir uç 1-2-3-43-5-6-7-8 şeklinde yanarken diğer uç da 1-2-3-4-5-6-7-8 şeklinde yanar. Yani iki ucu da 568B ise tester’da 1’den 8’e, iki ucu da 568A ise aynı şekilde 1’den 8’e kadar yanar.

 

Eğer siz bir ucu 568A, diğer ucu 568B olarak sonlandırmışsanız bunun adı da çapraz kablo olur. Çapraz kablo durumunda tester’da kablonun bir ucu 1’den 8’e kadar yanarken kablonun diğer ucu “3-6-1-4-5-2-7-8” şeklinde yanar. Tester’da böyle bir sıralama gördüğünüzde bu çapraz kablo sıralamasıdır deriz. İki bilgisayar birbirine bağlanırken ya da bilgisayar router’a bağlanırken bunu görürsünüz. Tester’lar bize doğru kablo sonlandırmasının yapılıp yapılmadığını, renk kodlu kablolar içindeki 8 iletken telin herhangi biri kopuk olabilir, buna açık devre denir. Açık devre olup olmadığını anlayabiliriz. Yalıtkanı deforme olmuş ve birbirine değen iki tel varsa tester ile bunu anlayabiliriz yani bu durumda kısa devre olduğunu söyleyebiliriz. 

 

 

 

 

Aşağıdaki görseldeki gibi daha gelişmiş tester’lar da mevcuttur. Sinyalin uçtan uca ne kadar zayıflayacağı, sinyalin gürültüden yani dış girişimlerden ne kadar zafiyeti olacağını grafiksel olarak söyleyen ve çok gelişmiş olan tester’lar da vardır. Biz local ağlarda sıklıkla kullanılan bu bakır kabloları ya “patch cord” şeklinde hazır olarak kullanırız ya da en zor anlarımızda elle sonlandırırız ancak mümkün olduğunca elle sonlandırmaktan kaçınmalıyız.

 

 

 

Şimdi iki taraflı bir senaryo konuşalım. Birincisi, sistem odasında dönen senaryoyu. Bir de bizim tarafımızda yani uç cihaz tarafına geldikten sonra neler oluyor bunu konuşalım. 

 

    

                                        Şekil-1                                                                             Şekil-2                                              

 

 

Sistem odasında kanal içi gelen kablo Şekil-1’de gördüğümüz metal ya da Şekil-2’deki gibi PVC kablo kanalları ile gelir. Metal kablo kanalları genellikle daha çok koridor boyunca departmanlara dağıtılırken kullanılır. Yani bir katta sistem odasından çıkan kablolar metal kanallar ile  oda oda departmanlara dağıtılır. Bu kablo kanalları üzerinde kablolar taşınır. Aynı şekilde Şekil-2’deki PVC kanal ise kablolar odalara geldiğinde oda içi uç cihazlara dağıtılırken kullanılır. Kablo kanalı dediğimizde yukarıdaki iki görsel, bu iki kanal karşımıza çıkar. Bu kanalların içerisinde onlarca belki yüzlerce kablo, sistem odasından uç cihazlara kadar gider. Peki biz şu an sistem odasından kabloları kanallar aracılığıyla uç cihazlara kadar getirdik ancak burdan sonra ne olacak?

 

 

     

                         Şekil-1                                                Şekil-2                                                    Şekil-3    

 

 

Sırada Şekil-1’de gördüğümüz “Punch Down Tool” dediğimiz bir cihaz kullanırız. Peki ne yapılır bununla? Şekil-2’de gördüğümüz adına “Keystone Jack” dediğimiz sonlandırmalar yapılır. RJ-45 ile elle sonlandırma değil, altını çizelim. Sistem odasından gelen kanal içi kablo uç cihaz tarafında yani bilgisayara 1 metre uzaklıktaki kablo kanalında Şekil-2’deki Keystone Jack ile birlikte Punch Down Tool kullanılarak sonlandırılır. Bu işlemin bitmiş halini ya da yapım esnasındaki halini Şekil-3’te görmekteyiz. Bu işlem, laboratuvar kurarken yaptığımız sonlandırma, kablo kanalından gelen kablonun bilgisayara gelmeden önceki yani bilgisayar ile buluşmadan önceki son halini gösteriyor. Her Keystone Jack’in sıralaması farklı olsa da satın alınan bir Keystone Jack’e rahatlıkla adapte olabilirsiniz. Şekil-3’te görüldüğü üzere, saç örer gibi örüyoruz. Yukarıdan aşağı birazcık güç harcadığımızda bir taraftan kabloyu sıkıştırırken bir taraftan da kablo fazlalığını bir bıçak yardımı ile kesip atabiliriz. Son hali de aşağıdaki Şekil-4’te gösterilmiştir.

 

   

                         Şekil-4                                                  Şekil-5

 

Bundan sonra ne olacak dersiniz? Kanalın içerisinde bu şekilde görünen sonlandırmayı (Şekil-4), aldığımız bir Patch Cord (Şekil-5) yardımı ile uç cihaza bağlarız. 

 

 

Uç cihaz tarafında işlemlerin nasıl gerçekleştiğini sırasıyla anlattık. Şimdi ise kabloyu takip edelim yani diğer ucu takip edelim. Bu sefer de sistem odasında neler olacağını düşünelim. Kabloyu sistem odasına doğru kanalların içerisinde takip ettiğimizde sistem odasında ilk defa karşımıza çıkan yer aşağıdaki görselde görülen “Patch Panel”dir. (Şekil-6)

 

 

                                       Şekil-6

 

 

Biraz önce bilgisayar tarafında Keystone Jack ile sonlandırdığımız kablonun ucunu Şekil-6’da görülen şekilde hayal edin. PVC kablo kanalından ya da metal kablo kanalından gelmiş bir kablo buraya bağlanmıştır. Aynı şekilde yanında burada da elle sonlandırma yoktur. Keystone Jack ile sonlandırma yapılmış. Uç cihaz tarafında Punch cihazı ile yaptığımız sonlandırmanın aynısını kablonun diğer ucuna sistem odasındaki Patch Panel üzerinde de yaparız. Patch Panel’i sistem odasında ağ cihazlarının da içinde bulunduğu paneldeki kabloların düzenli olması için bir geçiş ünitesi gibi düşünebiliriz. Bir Patch Cord kablo ile switch ya da router interface’ine bağlanır. Gelen kabloyu Patch Panel üzerindeki boş slotlara bağlarız. 500 tane kablonun Patch Panel kullanmadan sağdan soldan uç cihazlardan geldiğini düşünün. Bu durumda ne kadar karmaşa yaratacağını tahmin edebilirsiniz. İşte Patch Panel’in kullanılma sebebi daha düzenli bir şekilde durması içindir. Aynen bu şekilde uçtan uca yani PC’den switch ya da router’a gelene kadar elle sonlandırma yapılmaz.

 

 

 Ev ağında da kurumsal ağlarda da zorda kaldığınızda Şekil-7’deki gibi RJ-45’i uzatma ihtiyacı duyarız. Buna “Coupler” denir. Kablonun bir ucu Coupler’ın bir ucuna bağlanır, uzatma yapacağımız kablonun diğer ucu da Coupler’ın diğer tarafına bağlanarak kabloyu uzatırsınız. 

 

 

                     Şekil-7

 

 

 

UTP veya STP kabloyu hem yatay hem de dikey kablolamada kullanıldığına şahit olursunuz. Ağ kablolamalarında sıklıkla göreceğiniz, binalar arasında ya da bina içi dikey kablolamada ise fiber kablolama (Şekil-8) kullanılır. Aynı zamanda uzak mesafeli ağlarda da, denizaltı ağlarda da yani kıtalar arası ağlarda, okyanus ötesine taşınacak ağlarda kullanılan fiber için ayrı bir başlık açmak gerekir aslında. Çok detayları olan ve kendi içinde kavramları olan bir kablodur. Şekil-8’deki görsele göz attığımızda data’nın taşındığı core olarak adlandırılan çekirdek malzeme, saf cam ya da fiber malzemeden yapılır. Kırılgan yapıdadır o yüzden yatay kablolamada pek kullanılmaz. Çekirdeği saran kılıf renk kodlu bir kılıftır. Kablonun en dışını saran güçlendirici malzeme “kevlar malzeme” diye adlandırılır. Toprak altı kemirgenlerini de düşünerek oldukça güçlü bir malzemeden üretilmiştir.

 

Fiber medya türleri iki adettir; “Single Mode Fiber ve Multi Mode Fiber”. Yazılış şekillerini SMF ve MMF olarak kısaltma haliyle de görebiliriz. Özelliklerine geçecek olursak;

 

SMF: Çekirdeği 9 mikrondur. Cam kılıf 125 mikrondur. Çekirdeği küçüktür yani dolayısıyla daha az dağılma meydana gelir. Bu durum beraberinde daha uzun mesafede veri taşıyabilme özelliğini getirir. Işık kaynağı olarak lazer kullanılır. Mesafe olarak da gözümüzde 1-2 km’lik mesafeleri canlandıralım.

 

MMF: Çekirdeki 52-62.5 mikrondur. Cam kılıf 125 mikrondur. Dolayısıyla çekirdeği SMF’e göre daha büyüktür ve dağılma meydana gelir. Aynı anda birden fazla data taşınır. Cam kılıfa çarpa çarpa ilerler. Bu özellik beraberinde daha kısa mesafelere veri taşıma özelliği getirir. Işık kaynağı olarak LED kullanılır. Mesafe olarak da birkaç yüz metrelik mesafeler arasında veri taşındığını aklımızda canlandırabiliriz. 

 

                      Şekil-8

 

 

Bir fiber kabloda iki asıl ikisi yedek olmak üzere 4 çekirdek olabilir ancak bu sayı 4-8-16 şeklinde katlanabilir. Biraz önce anlattığım gibi çok uzaklara veri taşıyabiliriz. Gürültüden hiç etkilenmez veriyi ışık olarak temsil eder. Binalar arası kablolama yapıldığında binalara kadar gelir ve daha sonra dikey şekilde sistem odasına tek parça ki buna “yek pare” der sektörde çalışanlar. Yek pare olarak gelir ve daha sonra yek pare olarak sistem odasına gelen kablonun dışarıdaki sert kevlar madde soyularak açılır ve karşımıza Şekil-9’daki gibi fiber soyucu ile soyarsınız. Ancak fiber malzeme çok hassas olduğu için ilk denemelerinizde başarısız olabilirsiniz. Defalarca deneyip doğru açıyı yakalamanız gerekecektir. Kablonun içindeki cam malzeme kırılmadan soyulmalıdır.

 

 

                                 Şekil-9

 

 

Ardından hazırlanan fiber kablo Fiber Patch Panel (Şekil-10) içerisinde “fission (füzyon)” edilir, yani fiber pacth kablo ile birleştirilir. Şekil-10’daki görselin sağ alt köşesinde gördüğümüz cihaz (fission aleti) ile patch panel içerisinde birleştirilir. Burada kullanılan fiber patch kablodur, hazır bir patch kablodur. Bu da aynı şekilde soyulur. Gelen fiber kablo yine aynı şekilde soyulduktan sonra birleştirme işlemi yapılır. Aşağıdaki görseldeki mavi slotlar aynı şekilde Coupler diye geçer.  Fiber Coupler. Patch panel içerisinde fission işlemi yapacağız ama bunu panele yerleştireceğiz. Bizim bir şekilde bunu fission ettiğimiz bu fiber malzemeyle dışarıda buluşmamız lazım. Bu buluştuğumuz nokta coupler diye adlandırılır. Coupler cihazından da bir Fiber Patch Cord kablosu (Şekil-11) ile switch veya router’a bağlıyoruz. Bu şekildeki patch kablolar ile (Şekil-11) ağ cihazındaki SFP (Küçük, Takılabilir Form Faktörü) ve GBIC (Gigabit Arayüz Dönüştürücü) modülüne adaptör edilerek ethernet ortamına bağlanır. Bir ucu coupler cihazına bir ucu da switch ya da router’a bağlanır. Bu durum servis sağlayıcıdan gelen fiber kablo için de aynıdır. Yani önce patch panelde fission edilir ve sonra connector aracılığıyla router’ımızdaki SFP, GBIC modülüne bağlanır ve siz router aracılığıyla ISP ile konuşursunuz. Devamında da böyledir. Apartmanın girişinde tüm bu anlattıklarımız gerçekleşir. Ev kullanıcılarında da modeme kadar cat kablolar ile sonlandırma yapılır. 

 

    

                              Şekil-10                                                               Şekil-11