Aşama 3 - EMRE UZUN

EHB 481 Temel Haberleşme Sistemleri Tasarım ve Uygulamaları
2014-2015 Güz Yarıyılı
Proje Aşama Raporu: 3. Aşama
Standardizasyon Çalışmalarını İncelemesi
Aşama 3: Aktivitenin Çıktıları
İsimler
: Köksal İçöz, Çağdaş Yürekli, Emre Uzun, Mustafa Ünsal
Numaralar : 040090295, 040080459, 040090275, 040090282
Grup No
: E-1
IEEE 802.11g Standardının İncelenmesi
1. Proje Kapsamı:
WLAN uygulamalarında en çok kullanılan ve bugünkü popülerliğini kazandıran IEEE1
tarafından yayınlan bir dizi standarttır. IEEE 802 LAN/MAN standart komitesi ilk olarak
Haziran 1997’de IEEE 802.11 standardını yayımlamıştır. Bu temel standarda göre 2.4 GHz
frekans bandında FHSS veya DSSS teknikleri kullanılarak 2 Mbps’e kadar veri iletişimi
sağlanabilmektedir. 802.11 standardın esas amacı mevcut kablolu LAN’ların, kablosuz olarak
genişlemesine olanak tanımak ve sabit sistemlerle mobil sistemleri bir çatı altında toplamaktır.
Elde edilen başarı sonrasında IEEE tarafından WLAN uygulamaları için 802.11x adı altında bir
dizi standart daha yayımlanmıştır. Bu standartları geliştirme ve yeni standartlar hazırlama
çalışmaları devam etmektedir. 2.4 GHz bandında çalışan ve 11 Mbps veri iletişim hızına sahip
olan IEEE 802.11b Türkiye dahil dünyanın bir çok yerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
2000 yılında dünyada yaşanan iletişim sektöründeki çöküşe rağmen WLAN sistemleri
inanılmaz bir başarı elde etmiştir. Bugünlerde yine aynı frekans bandında çalışan fakat veri
iletişimini 54 Mbps’e kadar çıkaran 802.11g standardı cihazlar rağbet görmektedir. Yaptığımız
proje kapsamında bu standartlardan IEEE 802.11g standardını inceleyeceğiz. Tabloda
geliştirme çalışmaları tamamlanmış ve ürünleri piyasada bulunan IEEE 802.11x standartlarının
genel özellikleri verilmiştir.
1
Tablo 1. Bazı IEEE 802.11x Standartları Ve Genel Özellikleri
Standart Frekans Modülasyon
Adı
Bandı
Tekniği
IEEE
802.11
2,4 GHz
ISM
Kanal
Sayısı
Güvenlik
Veri
Hızı
FHSS
veya
DSSS
3
(dahili/harici)
WEP
veya
WPA
2
Mbps
WEP
veya
WPA
54
Mbps
IEEE
802.11a
5 GHz
OFDM
4
(dahili)
11
(harici)
IEEE
802.11b
2,4 GHz
ISM
DSSS
3
(dahili/harici)
WEP
veya
WPA
11
Mbps
IEEE
802.11g
2,4 GHz
ISM
DSSS veya
OFDM
3
(dahili/harici)
WEP
veya
WPA
54
Mbps
Açıklama
İlk hazırlanan
ve
temel standart
Çoklu ortam
uygulamaları
ve
yüksek veri
hızı için
Yaygın
kullanım ve
düşük maliyetli
sistemler
802.11b’nin
yüksek
hızlar için
gelişmiş hali
Proje kapsamında inceleyeceğimiz standardın başlıca özellikleri şöyledir;
IEEE 802.11g adını verdiği yeni bir kablosuz iletişim standardını 2003 yılında duyurmuştur.
Bu standart 2.4 GHz standardını kullanması itibariyle 802.11b ile uyumlu olmakla birlikte veri
transfer hızı itibariyle 54 Mbps veri aktarım hızına ulaşmaktadır. Bu standartta 802.11a
standardında olduğu gibi modülasyon tekniği olarak OFDM kullanılmaktadır. 5 GHz frekans
bandına göre daha düşük frekans bandı (2.4 GHz) kullanıldığı için cihaz üretimi daha kolay ve
ucuz, RF sinyal zayıflaması ise daha azdır. 802.11g standardının en büyük dezavantajı ise 2.4
GHz bandının yoğun kullanılıyor olmasıdır. Bu yoğunluk kullanılabilecek boş kanal sayısının
azalmasına, dolayısıyla iletişim kapasitesin düşmesine neden olmaktadır. 802.11g standardında
da 802.11b’de olduğu gibi birbiriyle çakışmayan 3 kanal kullanılmaktadır. Ancak kanalların
bant genişliği 22 MHz’dir.
2.1 Senaryo 1: 802.11g Standardının Video Yayını İçin Uygulamalarının Kullanımı
2.1.1 Açıklaması: 802.11g standardı kapsamında limitli bant genişliğiyle ve yoğun trafik
ortamında WLAN üzerinden video yayını performansı incelenecektir. Performans ölçütleri
olarak uçtan uca paket gecikmesi, paket gecikmesindeki çeşitlilik, alınan gönderilen paket
başarımı, veri hacmi (throughput) ve paket kaybı değerleri referans alınacaktır. Performans
değerlerini ölçmek için bant genişliği ile ilgili 3 farklı senaryo denenmiştir. Bu senaryolar
2
10 kullanıcılı bir yapıda 2, 3, 6 mbps hızlarında video yayını yapılmasıdır. Mesafeyle ilgili
testlerde 2 senaryo kullanılmıştır. Bu senaryolar 3 kullanıcılı bir yapıda 2, 3, 6 mbps
hızlarında video yayını yapılmasıdır.
2.1.2 Beklenen Başarım: SD video yayınında 802.11g standardı 10 kullanıcı için sorunsuz
bir şekilde çalışması beklenir.
2.1.3 Standardın Sağladığı Faydalar: Video iletimi için gerekli band genişliğini 54 mbps
ile fazlasıyla karşılar. Açık alanlarda 38 metre kapalı alanlarda 150 metreye kadar
çalışabilmesi ile uzun mesafelere kablosuz yayın yapmayı sağlar.
2.2 Senaryo 2: 802.11g Standardının VoIP Hizmeti için Kullanımı
2.2.1 Açıklaması: VoIP (Voice Over IP) kelime manasıyla sesin IP üzerinden iletimi
manasına gelir. VoIP teknolojisi hali hazırda kullandığımız PTSN (Public Switched
Telephone Network) altyapısı (Yerel Telefon Ağları) yerine interneti kullanır. Bir başka
deyişle devre anahtarlamalı ağlar yerine paket anahtarlamalı ağlar kullanmaktır. Dolayısıyla
artıları olduğu gibi eksileri de mevcuttur. En basit anlatımla devre anahtarlamalı devrelerde
ağ koptuğu zaman telefon görüşmesi düşer. Paket anahtarlamalı devrelerde bu gerçekleşmez.
Bunun yerine paket sırasının bozulması, paketlerin kaybolması gibi daha farklı sorunlar
çıkmaktadır.
Şekil 1. Normal Telefonlar ile VoIP Telefonlar’ın ISP’ye Ulaşması
3
VoIP İhtiyaçları:
i)
Ortalama Tek Yollu Gecikme: VoIP standardı için en kritik ihtiyaçtır. Çünkü
gecikme video ve seste istenmeyen durumdur. Gecikmelerin olması telefon
konuşmasının kalitesini azaltır. ITU-T’nin belirlediği değerler sayesinde başarım
oranı belirlenebilir. Bu değerlerden biri şudur: Müşteri ile Access Point arası
gecikme 10 ms’den az olmalıdır.
ii)
Jitter: Jitter paket iletimi sırasında paketlerin farklı zamanlarda hedefe
ulaşmasından kaynaklanan sapmadır. Modern sistemlerde jitteri yumuşatmak için
adaptif yöntemler izlenmektedir. Jitter WIFI’de az olur; çünkü burada paket
boyutları az ve gecikme de azdır. Az olması QoS (Quality of Service) açısından
da iyidir.
iii)
Paket Kayıp Oranı: Sesin kaliteli ve anlaşılır olması için Paket Kayıp Oranının
%1’den büyük olmaması gereklidir. Mobil sistemlerde baz istasyonlarından
uzaklaşıldığında Paket Kayıp Oranları artacağından Wifi standartlarında daha
iyidir ve %1 sınırını aşmaz.
iv)
Verimlilik: Sesin kodlandıktan sonra iletimi için bir Bit Hızına ihtiyacı vardır.
Normal konuşma 64 kbits’dır. VoIP’de G.729 sıkıştırması kullanılarak bu iletim
hızı 8 kbits’e kadar düşer. 802.11g standardında bit iletim hızı 54 Mbits’e kadar
vardığından dolayı verimlilik çok yüksektir.
2.2.2 Beklenen Başarım: Standartın (802.11g) kaliteli bir VoIP konuşma desteğini vermesi
için VoIP ihtiyaçları olan gecikme, jitter, paket kayıp oranı ve verimliliği sağlamalıdır.
802.11g standardı açıklamada da belirtildiği gibi bu ihtiyaçları karşılar.
2.2.3 Standardın Sağladığı Faydalar: 802.11g standartı ile G.729 sıkıştırması yapılarak
20 ms paket süresi elde edilebilir. Bu paket sürelerinin iletimin kaliteli olması açısından
önemi mevcuttur. Bunu Şekil 2’den görebiliriz.
4
Şekil 2. 802.11a/b/g Protokollerinin Paket Süreleri Kıyaslaması
Görüldüğü üzere 802.11b standardı a/g standartlarına göre kötü performans gösterir. Sonuç
olarak 802.11g standardı ile kaliteli bir VoIP hizmeti sunulabilir.
3. Sonuçlar:
İncelenen bu iki kullanım senaryosuna baktığımızda 802.11g standardının bize kalite ve hız
bakımından 802.11a ve 802.11b standartlarına göre daha iyi bir ortam sunduğunu
söyleyebiliriz. Bunun yanında 802.11g standardı eşzamanlı kullanıcıyı destekler. Tüm kullanım
senaryoları için ekonomik açıdan bakarsak 802.11a standardına göre daha ucuz olmasına karşın
802.11b standardından maliyeti fazladır. 802.11a ve 802.11b standardlarına göre daha iyi
gözükmesine rağmen 802.11g standardından da özellikle hız ve kalite açısında daha iyi olup
kullanılan standart türü de bulunmaktadır.
5
Kaynaklar
[1] Arlindo F. da Conceiçao et al., “Is IEEE 802.11 ready for VoIP?” in Multimedia Signal
Processing 2006 IEEE 8th Workshop on, Victoria BC, 2006, pp. 108 – 113
[2] J. Martin et al., “Broadcasting Video Over 802.11g Networks Using Application FEC”
presented at Clemson University, Clemson, USA
[3] 802.11 Wireless LAN [Online]. Avaliable: http://networking.anandsoft.com/802.11g.html
[4] VoIP [Online]. Avaliable: http://www.igst.com/voip.php
[5] Texas Insturuments (2003, Dec). Low Power Advantage of 802.11a/g vs. 802.11b [Online].
Available: http://focus.ti.com/pdfs/bcg/80211_wp_lowpower.pdf
[6] Cisco (2006, Feb 02). Understanding Jitter in Packet Voice Networks [Online]. Available:
http://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/voice/voice-quality/18902-jitter-packetvoice.html
[7] Cisco (2006, Feb 02). Understanding Delay in Packet Voice Networks [Online]. Available:
http://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/voice/voice-quality/5125-delay-details.html
6