İletişimde cihazlar arasında özel bir bağlantı kurulmadığı, ortak bağlantılara sahip olunan durumlarda, aynı anda birden fazla cihaz, birden fazla iletişim, aynı hat, aynı kablo veya aynı kanal üzerinden haberleşir. Çoklu Erişim Protokolleri, hangi verinin, hangi zaman aralığında, hangi ağ ortamına aktarılabileceğini belirleyen bir OSI Katman 2 tanımıdır. Veri İletim Katmanı (Data Link Layer), gönderici ve alıcı arasında kurulan iletişimde Bağlantı Kontrolleri ve Çoklu Erişim Protokolleri gibi işlemlerden sorumludur.
Çoklu Erişim Protokolleri iletim esnasında kanalda oluşabilecek çarpışmayı azaltmak, aynı anda birden fazla kullanıcının aynı kanala erişimini sağlamak ve trafikte oluşabilecek olan yoğunluğu azaltmak için kullanılır. Çoklu Erişim Protokolleri, kendi içerisinde Rastgele Erişim, Kanal Erişim ve Kontrol Erişim olmak üzere üç farklı başlık altında incelenir. Bu yazıda Kanal Erişim Protokolleri’nden bahsedilecektir.
İletişimin fiziksel katman üzerinden sağlandığı haberleşmelerde, kanal erişim yöntemleri kullanılır. Kanal Erişim Protokolleri, çoklu ortam erişim protokollerinin bir parçası olarak iletişimlerdeki iletim teknikleri ile ilgilenir. Sinyal kullanımı ile verimli iletişim kurabilmek için farklı metotlar kullanılır. Bunlar;
- Zamanı kullanıcılara bölerek, aynı frekans üzerinden haberleşme
- Kullanıcılar için eşsiz kodlamalar kullanarak haberleşme
- Farklı kullanıcılar için farklı frekansları kullanarak haberleşme
- Yayılım alanını kullanıcılara bölerek, aynı frekans ile farklı alanların haberleşmesi
- Farklı kullanıcılar için, farklı güç değerlerinde iletim sağlayarak haberleşme
Alıcı ve verici haberleşmek istediği zaman bir multiplexer yardımı ile belirli kanallar üzerinden iletişim sağlar. Multiplexer bir çeşit santral mantığı ile çalışır. Birbirinden farklı kullanıcıların farklı kanallarda bulunarak birbirleri iletişime geçebilmelerini sağlar. Böylece çakışma ve veri kaybı gibi seçenekler en aza indirilir.
TDMA – TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS
Time Division Multiple Access bir kanal erişim tekniğidir ve ilk olarak Western Union firması tarafından 1979 yılında Westar3 haberleşme uydusu için kullanılmıştır. TDMA, belirli sayıda kullanıcının aynı frekansı kullanarak, farklı zamanlarda iletişimini sağlayan bir kanal erişim yöntemidir. Kullanıcılar iletişimde kendilerine ayrılan süre boyunca bant genişliğinin tümüne sahip olabilir. Aynı ağ içerisinde bulunan kullanıcılar iletişimde aynı frekansı kullanır. Alıcı ve vericinin hangi zaman dilimlerinde bu frekansı kullanarak iletişim sağlayacağının kararı merkezde konumlandırılmış bir tür yönlendirici cihaz tarafından verilir. Örneğin cep telefonları tarafından kullanılan GSM, sinyal iletimi için TDMA teknolojisini kullanır. GSM teknolojisini kullanan cihazlar, elektromanyetik dalgaların düzenli üretimine sebep olur.
Böylece bir frekansa iki üç farklı iletişime ait veriler yüklenerek iletilmesi sağlanır. Milisaniyeleri iletişimlere göre ayırarak sırasıyla verilerin kaynaklardan hedeflere iletilmesi sağlanır. Eş zamanlı iletişimlerde beklemeler yüksek seviyelere ulaşabilir. Eğer kullanılacak olan zaman slot sayısı doluysa, yeni bir kullanıcı iletişim başlatmak için mevcut iletişimlerden birinin bitmesini beklemek zorundadır. TDMA teknolojisi klasik bir santral uygulamasına benzetilebilir.
FDMA – FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS
Frequency Division Multiple Access bir kanal erişim tekniğidir. FDMA, teknolojisinde yüksek performanslı filtreler kullanılır. FDMA, yakın mesafeler arası kurulan iletişimlerde oluşan ve iletişimin kalitesini düşürebilecek olan problemleri önlemeye yardımcı olur. Kullanıcılara bir frekans veya birbirinden farklı, birden fazla frekans bandı tahsis ederek iletişim sağlanır. Bir frekans aynı anda birkaç kullanıcının iletişiminde kullanılamaz, her kullanıcıya ayrılan frekans farklı bir kanalda veya farklı bir frekans bandında bulunur. Böylece iletişimde sınırlı erişime imkân tanımış olur. Tüm kullanıcılar farklı frekansları iletebilir ve alabilir. FDMA, hem dijital sinyal ile hem de analog sinyal ile uyumlu çalışabilir.
Aynı ortam içerisinde, aynı zamanda, birden fazla kullanıcının farklı frekanslar kullanarak iletişim kurması mümkündür. FDMA için dezavantaj sayılabilecek bir durum olarak, ortamda bulunan farklı frekanslar arasında parazite neden olabilecek ve iletimi kesintiye uğratabilecek çapraz konuşmalar örnek verilebilir. Aynı ortam içerisinde çok fazla frekans bulunması, sinyallerin çakışabilme olasılığını arttırır. FDMA senkronizasyon ya da zaman kontrolü gerektirmez.
CDMA – CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS
Code Division Multiple Access kanal erişim tekniklerinden biridir. Kullanıcıların birbirleri ile iletişim kurabilmeleri için, aynı bant genişliğinde, aynı zamanda ve aynı frekansta birbirinden farklı eşsiz kodlamalar yapan teknolojidir. Zamanı bölmeden, tek bir frekansı kullanarak birden fazla kullanıcının haberleşmesine olanak sağlar. Gönderici tarafından gönderilen veriler, belirli kodlara çevrilerek iletilir. Alıcı tarafından alınan kodlar tekrar sinyalin orijinal haline dönüştürülerek veriler anlaşılır bir biçime getirilir. Her bir iletişimde birbirinden farklı, eşsiz kodlamalar kullanılır. Ayrıca iletişim başlamadan önce, gönderici alıcıya yapacağı eşsiz kodlama biçimini içeren bir paket iletir. Böylece alıcı gelen paketlerin ne şekilde kodlandığını bilir ve aldığı paketleri kolayca iletim öncesindeki anlaşılır haline dönüştürür. Gönderici ve alıcı arasındaki iletişim böylece kolayca ayırt edilebilir. Bu durum yaşanabilecek tüm çakışmalarla, bekleme sürelerini azaltır ve belirli bir düzeyde güvenlik sağlar. Yüksek hızlara ihtiyaç duyulan veri aktarımlarında kablosuz iletişime olanak sağlar. Kullanılabilir bant genişliğini arttırır ve mevcut bant genişliğinin en verimli şekilde kullanımında etkili rol oynar.
CDMA için uygun frekans spektrumu 800 MHz ve 1900 MHz aralığıdır. Teorik olarak, sınırsız kullanıcı aynı iletişim kanalı, aynı zamanda kullanılabilir. Bu durumun nedeni, Walsh Coding yönteminin uygulanmasıdır. Ancak kullanıcı sayısı arttıkça gürültü oranı artmaya başlar ve kalite giderek düşer. Uygun maliyetli ve düşük güç seviyelerinde çalışabilen bir teknolojidir.
GSM teknolojisini kullanan cihazlar, elektromanyetik dalgaların düzenli üretimine sebep olur. Ancak CDMA teknolojisini kullanan cihazlar elektromanyetik dalga üretmez. GSM teknolojisi ile çalışan cihazlar, CDMA teknolojisini kullanan cihazlara kıyasla ortalama 28 kat fazla radyasyon yayar. Veri aktarım hızı olarak ise, iki teknoloji de birbirine yakın hızlara sahiptir.
SDMA – SPACE DIVISION MULTIPLE ACCESS
Space Division Multiple Access bir kanal erişim tekniğidir. Veri iletimi, fiziksel olarak farklı alanlarda bulunan kullanıcılar için ayrı ayrı sağlanır. Gelişmiş anten teknolojisi sayesinde, antenin yayılım alanı birden fazla özel alana ayrıştırılır. Bu işlem, bir antenin yayılımını sağlayan ve beam olarak adlandırılan kapsama alanlarının her birisinde aynı sinyalin noktasal olarak iletimi ile gerçekleştirilir. Kablosuz veri aktarımları içerisinde, hücresel radyo sistemlerine, Lidar, Lo-Fi veya Wi-Fi teknolojisine benzer yapıdadır. GSM teknolojisinde kullanılan baz istasyonları da benzer çalışma yapısına sahiptir. Hareket halinde çalışan kablosuz cihazlar için kullanımı oldukça avantajlıdır.
Geleneksel yapıya sahip baz istasyonları, mobil cihazların konumu ile ilgili bilgiye sahip olmadığı için üretilen sinyali, erişim alanı içerisinde olan her yöne yayar. Böylece gücün bir kısmı boşa harcanır ve birbirine yakın istasyonlar arasında parazit oluşumuna neden olabilir. Ayrıca uç noktalardaki zayıf sinyalleri, parazitten ayırt etmeyi zorlaştırır. Gelişmiş antenler, her bir cihaz için hem veri iletimini hem de veri alımını optimize edecek şekilde ayarlanabilir. Baz istasyonu, birkaç antenden gelen sinyallerin fazını hızlıca ayarlar. Böylece bölge bazlı iletişim sağlandığı gibi, bölge bazlı farklı yapılandırma, farklı izin veya kural getirilebilir.
SDMA ile aynı frekans aralığı kullanılarak, farklı kablosuz hücrelerde haberleşme sağlanır ve parazit oluşumunu önlemek için hücreler birbirinden yeterince ayrı olmalıdır. Bu durum hücre sayısını ve frekansın kullanılabilirliğini sınırlar, ancak sınır değerleri gelişmiş bir anten teknolojisi kullanımı ile arttırılabilir. Aynı frekansın kullanılması ile farklı noktaların haberleştirilmesi, iletilen sinyalin sadece belirli cihaza, geniş bir yayılım olmaksızın yönlendirilmesi ile ilgilidir. Sinyal erişim alanı içerisinde yayılmak yerine, noktasal olarak cihaza erişim sağlayacak şekilde iletilir. Bu teknoloji akıllı sinyal işleme olarak da bilinir. Gelişmiş anten teknolojisi SDMA kullanımına olanak sağlar.
PDMA – POWER DIVISION MULTIPLE ACCESS
Power Division Multiple Access bir kanal erişim tekniğidir. İletişimde aynı kanal üzerinden farklı güç değerlerini kullanarak, kullanıcıların birbirinden farklı güç değerleri ile ayırt edilebilmesini sağlar. Aynı güç değerlerine sahip kullanıcılar birbirleri ile iletişime geçer. Genellikle uydu iletişim sistemlerinde kullanılır. Erişimler bir uydu üzerinden birden çok cihaza, Hub&Spoke yapısında dağıtılarak sağlanır. Tek kanal içerisindeki farklı bilgileri noktalara aynı anda iletirken, yüksek performans sağlaması için kullanılır.
