Fast Ethernet & Gigabit Ethernet Teknolojileri ve Kablo Tipleri

Ethernet, bilgisayar ağlarında veri paketlerinin kablolu bir ortam üzerinden iletilmesini sağlayan, 10BASE-T (10 Mbps), 100BASE-TX (100 Mbps), 1000BASE-T (1 Gbps), 10GBASE-T (10 Gbps), 40GBASE-LR4 (40 Gbps) ve 100GBASE-ER4 (100 Gbps) gibi farklı hızlarda ve ortamlarda çalışan ve IEEE 802.3 standardı ile tanımlanan bir Network teknolojisidir. Ethernet'in bu esnek ve geniş yelpazesi, onu modern Network altyapılarının temel taşlarından biri yapmaktadır. Ethernet, modern dijital iletişim ağlarının temel taşını oluşturan kritik bir teknolojidir. İlk olarak 1970'lerde Xerox'un Palo Alto Research Center (PARC) laboratuvarında Robert Metcalfe ve ekibi tarafından geliştirilen Ethernet, zamanla geniş bir kabul görerek, hem Local Area Network (LAN) hem de Wide Area Network (WAN) uygulamaları için tercih edilen bir Network standardı haline gelmiştir. IEEE 802.3 standardı altında tanımlanan Ethernet, çeşitli hız ve kablolama seçenekleri sunarak geniş bir uygulama yelpazesi sağlamaktadır.

Ethernet Standartları ve Hızları

Ethernet teknolojisi, farklı hız ve fiziksel ortamları kapsayan çeşitli standartlar ile tanımlanmıştır. Aşağıda bazı önemli Ethernet standartları ve bunların özellikleri yer almaktadır:

» 100BASE-TX: 100 Mbps hızında veri iletimi sağlayan ve Twisted Pair  kablo kullanan Fast Ethernet standardıdır.
» 1000BASE-T: 1 Gbps hızında veri iletimi sağlayan ve Twisted Pair kablo kullanan Gigabit Ethernet standardıdır.
» 10GBASE-T: 10 Gbps hızında veri iletimi sağlayan ve Twisted Pair kablo kullanan 10 Gigabit Ethernet standardıdır.
» 40GBASE-LR4: 40 Gbps hızında veri iletimi sağlayan ve uzun mesafeli Fiber Optic kablo kullanan standarttır.
» 100GBASE-ER4: 100 Gbps hızında veri iletimi sağlayan ve uzun mesafeli Fiber Optic kablo kullanan yüksek kapasiteli standarttır.

Bu standartlar, Ethernet'in esnekliğini ve ölçeklenebilirliğini artırarak, farklı Network gereksinimlerine uyum sağlamasını mümkün kılar. Twisted Pair kablolama (CAT kablolama), özellikle kısa mesafeli uygulamalarda yaygın olarak kullanılırken, Fiber Optic kablolama uzun mesafelerde yüksek hız ve düşük gecikme ile veri iletimi sağlar. Uygulama Alanları Ethernet teknolojisi, geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir ve sadece LAN ile sınırlı kalmayıp, Metropolitan Area Network (MAN) ve Wide Area Network (WAN) gibi daha geniş alan ağlarında da kullanılmaktadır. Ethernet'in sağladığı yüksek bant genişliği ve düşük gecikme süreleri, veri merkezleri, kurumsal ağlar, ev ağları ve servis sağlayıcı ağları gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak benimsenmesini sağlamaktadır. Özellikle Fiber Optic kablo teknolojisi ile Ethernet'in uzun mesafelerde bile yüksek hız ve güvenilirlikle veri iletimi yapabilmesini mümkün kılmaktadır. Bu özellikler, Ethernet'in gelecekte de Network teknolojilerinin temelini oluşturmaya devam edeceğini göstermektedir.

Ethernet teknolojisi, sunduğu güvenilirlik, esneklik ve geniş uygulama yelpazesi sayesinde, modern iletişim altyapısının vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Gelişen standartlar ve hızlar ile Ethernet, gelecekte de Network teknolojilerinin temel yapı taşlarından biri olmaya devam edecektir. Bu nedenle, Ethernet'in temel prensiplerinin ve standartlarının anlaşılması, Network mühendisleri ve bilgi teknolojileri profesyonelleri için büyük önem taşımaktadır.

1- Fast Ethernet Teknolojisi

Fast Ethernet, Ethernet teknolojisinin gelişmiş bir versiyonu olup, veri iletim hızını 10 Mbps'den 100 Mbps'ye çıkararak Network performansını on kat artıran bir Network standardıdır. İlk olarak 1995 yılında IEEE 802.3u standardı olarak tanımlanan bu teknoloji, yerel alan ağları (LAN) için yüksek hızlı ve güvenilir bir iletişim çözümü sunar. 

Fast Ethernet'in Temel Özellikleri

Fast Ethernet, önceki 10 Mbps Ethernet standardına kıyasla çok daha yüksek bir veri iletim hızına sahiptir. Bu hız artışı, özellikle yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalar ve yoğun Network trafiği olan ortamlar için büyük bir avantaj sağlar. Fast Ethernet teknolojisi, hem bakır kablo (örneğin CAT5) hem de fiber optik kablo üzerinden çalışabilir, bu da çeşitli Network ortamlarında esneklik sunar.

Çalışma Prensipleri

Fast Ethernet, CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) erişim yöntemi kullanarak Network trafiğini düzenler. Bu yöntem, Network üzerindeki cihazların veri iletimini kontrol eder ve olası çakışmaları tespit ederek veri kaybını önler. Ayrıca, Fast Ethernet, Full-Duplex modu destekleyerek aynı anda hem veri gönderimi hem de alımı yapılmasına olanak tanır, bu da Network performansını ve verimliliğini artırır.

Avantajları

• Yüksek Hız ve Performans: 100 Mbps hızında veri iletimi sağlayarak Network performansını önemli ölçüde artırır ve yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalar için idealdir.
• Düşük Gecikme Süresi: Daha hızlı veri iletimi ve çakışma yönetimi sayesinde Network gecikmelerini minimize eder, bu da gerçek zamanlı uygulamalarda avantaj sağlar.
• Esneklik ve Uyumluluk: Hem bakır hem de fiber optik kablo desteği sunarak çeşitli Network ortamlarında kullanılabilir. 
• Güvenilirlik: CSMA/CD erişim yöntemi ve Full-Duplex desteği sayesinde Network üzerindeki veri iletimi daha güvenilir hale gelir.



1.1- CAT Kablo Fast Ethernet Teknolojisi

100BaseTX

100BASE-TX, Ethernet teknolojisinin bir versiyonu olup, veri iletim hızını 100 Mbps seviyesinde sağlayan bir Network standardıdır. IEEE 802.3u standardı altında tanımlanan 100BASE-TX, Fast Ethernet ailesinin bir parçasıdır ve geniş bant genişliği gereksinimleri olan ağlar için uygun bir çözüm sunar.

100BASE-TX'in Temel Özellikleri 100BASE-TX, genellikle çift bükümlü bakır kablo (CAT5 veya daha yüksek) kullanarak 100 Mbps hızında veri iletimi sağlar. Bu standart, maksimum 100 metreye kadar olan mesafelerde etkili performans sunar ve geniş çapta kabul görmüş bir Ethernet çözümüdür. 100BASE-TX, iki çift bükümlü bakır kablo kullanarak veri iletimi yapar: biri veri gönderimi için, diğeri ise veri alımı için.

Çalışma Prensipleri

100BASE-TX, Ethernet Frame'lerinin veri iletimini düzenlemek için CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) erişim yöntemini kullanır. Bu yöntem, Network üzerindeki cihazların veri iletimini kontrol eder ve olası çakışmaları tespit ederek veri kaybını önler. Ayrıca, 100BASE-TX, Full-Duplex modu destekleyerek aynı anda hem veri gönderimi hem de alımı yapılmasına olanak tanır, bu da Network performansını ve verimliliğini artırır.

Avantajları

• Yüksek Hız ve Performans: 100 Mbps hızında veri iletimi sağlayarak Network performansını önemli ölçüde artırır ve yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalar için idealdir.
• Kolay Kurulum ve Uygulama: Çift bükümlü bakır kablo kullanımı, mevcut kablolama altyapısının kolayca yükseltilmesini sağlar. Bu da maliyet etkin bir çözüm sunar.
• Düşük Gecikme Süresi: Daha hızlı veri iletimi ve çakışma yönetimi sayesinde Network gecikmelerini minimize eder, bu da gerçek zamanlı uygulamalarda avantaj sağlar.
• Esneklik ve Uyumluluk: Mevcut Ethernet altyapıları ile uyumlu olup, geniş bir cihaz yelpazesi ile birlikte kullanılabilir.
• Güvenilirlik: CSMA/CD erişim yöntemi ve Full-Duplex desteği sayesinde Network üzerindeki veri iletimi daha güvenilir hale gelir.

Uygulama Alanları

100BASE-TX, çeşitli Network ortamlarında geniş çapta kullanılmaktadır.

• Kurumsal Ağlar: Ofislerde ve işyerlerinde yoğun veri trafiği olan ortamlar için uygun bir çözümdür.
• Eğitim Kurumları: Okullar ve üniversitelerde, sınıf ve laboratuvar Network bağlantılarında yaygın olarak kullanılır.
• Ev Ağları: Geniş bant internet bağlantıları ve ev içi Network kurulumları için uygundur.
 

100BASE-TX standartında Fast Ethernet teknolojisi ile çalışan CAT5 bakır kablonun kullandığı 4 tel çift kablodaki veri iletim frekansları aşağıdaki gibi olacaktır.

1- Her Tel Çifti için Frekans: 25 MHz
Her bir tel çifti, 25 MHz frekans aralığında çalışır. Yani, her bir tel çifti (4 çift kablo) kendi içinde ayrı ayrı 25 MHz frekansında sinyal taşır.

2- Toplam Frekans: 100 MHz
Dört tel çifti bir araya geldiğinde toplam kullanılan frekans, dört tel çiftinin frekanslarının toplamıdır. Her bir tel çifti 25 MHz frekans aralığında çalıştığı için, buna göre toplam kullanılan frekans 4 * 25 MHz = 100 MHz olacaktır.

Bu sonuçlar, 100BASE-T gibi bir Ethernet standardında dört tel çiftinin kullanıldığı durumu ifade etmektedir.

1.2- Fiber Optik Kablo İle Fast Ethernet Teknolojisi

100BaseFX

100BASE-FX, Fast Ethernet teknolojisinin bir parçası olup, 100 Mbps hızında veri iletimi sağlayan bir Network standardıdır. IEEE 802.3u standardı altında tanımlanan 100BASE-FX, fiber optik kablo kullanarak uzun mesafelerde yüksek hızlı veri iletimi sunar. 

100BASE-FX'in Temel Özellikleri

100BASE-FX, fiber optik kablo kullanarak 100 Mbps hızında veri iletimi sağlar. Multimode fiber kullanarak maksimum 2 km mesafeye kadar ve singlemode fiber kullanarak daha uzun mesafelere ulaşabilir. Bu özellik, özellikle veri merkezleri, kampüs ağları ve geniş alan ağları (WAN) gibi uzun mesafeli bağlantı gerektiren ortamlarda tercih edilmesini sağlar.

Çalışma Prensipleri

100BASE-FX, Ethernet Frame'lerin veri iletimini düzenlemek için CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) erişim yöntemini kullanır. Bu yöntem, Network üzerindeki cihazların veri iletimini kontrol eder ve olası çakışmaları tespit ederek veri kaybını önler. Fiber optik kablo kullanımı, elektromanyetik parazitlere karşı yüksek direnç sağlar ve veri iletiminde daha az kayıp yaşanır. Ayrıca, 100BASE-FX Full-Duplex modu destekleyerek aynı anda hem veri gönderimi hem de alımı yapılmasına olanak tanır, bu da Network performansını ve verimliliğini artırır.

Avantajları

• Yüksek Hız ve Performans: 100 Mbps hızında veri iletimi sağlayarak Network performansını önemli ölçüde artırır ve yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalar için idealdir.
• Uzun Mesafe Desteği: Fiber optik kablo kullanımı sayesinde multimode fiber ile 2 km'ye kadar, singlemode fiber ile daha uzun mesafelerde veri iletimi sağlar.
• Elektromanyetik Parazit Direnci: Fiber optik kablolar elektromanyetik parazitlere karşı dirençli olduğundan, daha güvenilir bir veri iletimi sunar.
• Düşük Gecikme Süresi: Daha hızlı veri iletimi ve çakışma yönetimi sayesinde Network gecikmelerini minimize eder, bu da gerçek zamanlı uygulamalarda avantaj sağlar.
• Güvenilirlik: CSMA/CD erişim yöntemi ve Full-Duplex desteği sayesinde Network üzerindeki veri iletimi daha güvenilir hale gelir.

Uygulama Alanları

100BASE-FX, çeşitli Network ortamlarında geniş çapta kullanılmaktadır:

• Veri Merkezleri: Yüksek hızlı ve uzun mesafeli bağlantılar için idealdir.
• Kampüs Ağları: Üniversite kampüslerinde binalar arası bağlantılar için kullanılır.
• Geniş Alan Ağları (WAN): Şehirlerarası veya ülkelerarası bağlantılarda uzun mesafeli iletişim sağlar.
• Endüstriyel Ağlar: Elektromanyetik parazitlerin yoğun olduğu endüstriyel ortamlarda güvenilir veri iletimi sunar.
 

2- Gigabit Ethernet Teknolojisi

Gigabit Ethernet, Ethernet teknolojisinin bir sonraki evrimi olup, veri iletim hızını 1 Gbps (1000 Mbps) seviyesine çıkaran bir Network standardıdır. İlk olarak IEEE 802.3z standardı olarak 1998'de tanımlanan Gigabit Ethernet, yüksek performans ve geniş bant genişliği gerektiren modern Network uygulamaları için ideal bir çözümdür. Bu yazıda, Gigabit Ethernet teknolojisinin temel özellikleri, çalışma prensipleri ve avantajları ele alınacaktır.

Gigabit Ethernet'in Temel Özellikleri

Gigabit Ethernet, önceki Fast Ethernet standardına kıyasla on kat daha yüksek bir veri iletim hızına sahiptir. Bu hız artışı, özellikle veri merkezleri, kurumsal ağlar ve yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalar için önemli bir avantaj sağlar. Gigabit Ethernet, hem bakır kablo (örneğin CAT5e ve CAT6) hem de fiber optik kablo (örneğin OM3 ve OM4 Multimode Fiber) üzerinden çalışabilir, bu da çeşitli Network ortamlarında esneklik sunar.

Çalışma Prensipleri

Gigabit Ethernet, Ethernet Frame'lerin veri iletimini düzenlemek için CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) erişim yöntemini kullanmaya devam eder. Ancak, Full-Duplex modu kullanarak aynı anda hem veri gönderimi hem de alımı yapabilir, bu da Network performansını ve verimliliğini artırır. Gigabit Ethernet, daha yüksek hızlarda veri iletimi sağlamak için daha geniş bir frekans spektrumu kullanır ve daha gelişmiş kodlama teknikleri ile veri transferini optimize eder.

Avantajları

• Yüksek Hız ve Performans: 1 Gbps hızında veri iletimi sağlayarak Network performansını önemli ölçüde artırır ve yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalar için idealdir.
• Düşük Gecikme Süresi: Daha hızlı veri iletimi ve çakışma yönetimi sayesinde Network gecikmelerini minimize eder, bu da gerçek zamanlı uygulamalarda avantaj sağlar.
• Esneklik ve Uyumluluk: Hem bakır hem de fiber optik kablo desteği sunarak çeşitli Network ortamlarında kullanılabilir. Ayrıca, önceki Ethernet standartlarıyla geriye dönük uyumluluk sağlar.
• Güvenilirlik: CSMA/CD erişim yöntemi ve Full-Duplex desteği sayesinde Network üzerindeki veri iletimi daha güvenilir hale gelir.
• Geleceğe Yönelik Yatırım: Gigabit Ethernet, günümüzün ve geleceğin yüksek bant genişliği gereksinimlerini karşılamak için uygundur, bu da Network altyapısı için uzun vadeli bir yatırım anlamına gelir.



2.1- CAT Kablo Gigabit Ethernet Teknolojisi
 

Gigabit Ethernet'te Tel Çiftlerinin Kullanımı

Gigabit Ethernet'te, kullanılan tel çiftleri genellikle dört ana çift halinde düzenlenir ve her bir çift, hem veri gönderimi hem de alımı için kullanılır. Bu yapı, veri iletimini daha verimli ve güvenilir hale getirir.

Tel Çiftleri ve Pin Düzenlemeleri
Gigabit Ethernet'te yaygın olarak kullanılan bakır kablolarda dört ana tel çifti şu şekilde yapılandırılmıştır:

1. Çift 1: Pin 1 (TX/RX+), Pin 2 (TX/RX-)
2. Çift 2: Pin 3 (TX/RX+), Pin 6 (TX/RX-)
3. Çift 3: Pin 4 (TX/RX+), Pin 5 (TX/RX-)
4. Çift 4: Pin 7 (TX/RX+), Pin 8 (TX/RX-)

Detaylı Voltaj ve Pin Bilgisi

Gigabit Ethernet'in Çalışma Prensibi
Gigabit Ethernet teknolojisinde, diferansiyel sinyal iletimi yöntemi kullanılarak veri iletimi sağlanır. Diferansiyel sinyal iletiminde, iki tel arasında bir voltaj farkı oluşturularak veri iletilir. Bu yöntem, elektromanyetik girişimi azaltarak veri iletimini daha güvenilir hale getirir. Her bir tel çifti, veri gönderimi veya alımı sırasında belirli voltaj seviyelerinde çalışır ve bu voltaj farkı verinin iletilmesini sağlar.

Tel Çiftlerinin Önemi ve Kullanımı
Gigabit Ethernet'te kullanılan tel çiftleri, verinin hızlı ve güvenilir bir şekilde iletilmesini sağlar. Her bir tel çifti, diferansiyel sinyal iletimi yöntemi ile çalışarak paraziti minimize eder ve veri kaybını önler. Bu yapı, özellikle yüksek performans gerektiren ağlarda önemlidir ve Network performansını artırır.

Gigabit Ethernet'in genel çalışma prensibi ve tel çiftlerinden geçen voltaj değerleri, bu teknolojinin yüksek hız ve güvenilirlik sağlaması açısından kritiktir. Bu bilgiler, Network altyapısını daha etkin bir şekilde yönetmek ve optimize etmek için gereklidir.

Gigabit Ethernet ve Tel Çiftlerinden Geçen Voltaj Değerleri
Gigabit Ethernet (GbE) teknolojisi, genel olarak 1 Gbps veri iletim hızına ulaşabilen Ethernet standardıdır ve hem bakır hem de fiber optik kabloları kullanarak Network üzerinden yüksek hızlı veri iletimi sağlar. Buna göre bakır tel çiftlerinden geçen voltaj değerleri ve her bir kablonun işlevi detaylı olarak açıklayayım.

1- 1 Bit ve 0 Bit Gönderimi/Alımı için Voltaj Değerleri
Gigabit Ethernet'te, diferansiyel sinyal iletimi kullanılarak veri iletilir. Diferansiyel sinyal iletiminde, her bir çift tel arasında bir voltaj farkı oluşturularak veri iletimi gerçekleştirilir.

1 Bit Gönderimi veya Alımı:
• TX/RX+ (Pozitif): +1V
• TX/RX- (Negatif): -1V
Diferansiyel Voltaj Farkı: 2V ( +1V - (-1V) = 2V)

0 Bit Gönderimi veya Alımı:
• TX/RX+ (Pozitif): 0V
• TX/RX- (Negatif): 0V
Diferansiyel Voltaj Farkı: 0V ( 0V - 0V = 0V)

Bu voltaj değerleri, veri iletimi sırasında kullanılan tel çiftleri için geçerlidir ve her bir tel çifti, veriyi iletmek veya almak için bu voltaj seviyelerini kullanır.

2- Diferansiyel Voltaj Farkı ve Kullanımı

Diferansiyel Voltaj Farkı Nedir?
Diferansiyel voltaj farkı, veri iletiminde kullanılan iki tel arasındaki voltaj farkının ölçülmesiyle veri gönderimi ve alımını gerçekleştiren bir yöntemdir. Bu yöntemde, her iki teldeki voltaj seviyeleri birbirine zıt olarak kullanılır. Yani, bir telde voltaj +1V ise diğer telde voltaj -1V olur. Bu sayede, sinyaller arasındaki voltaj farkı 2V olur.

+1V ve -1V Kullanımı İle Gürültü ve Parazitlerin Azaltılması

• Simetrik Yapı: Diferansiyel sinyal iletiminde, iki teldeki voltajlar simetrik ve zıt değerlerde olur. Bu sayede, her iki telde aynı miktarda parazit oluştuğunda, bu parazitler birbirini yok eder.

• Dış Parazit Etkisi: Örneğin, her iki telde de aynı miktarda dış parazit (elektromanyetik girişim gibi) etkisi olduğunda, bu parazitler fark ölçüldüğünde nötr hale gelir ve sinyal bozulmaz.

3- Diferansiyel Voltaj Farkı ve Parazitlerin İptali

Parazit Nedir?
Parazit, bir elektrik sinyaline dışarıdan gelen istenmeyen elektromanyetik girişimlerdir. Bu girişimler, veri iletimini bozabilir ve hatalara neden olabilir.

Diferansiyel Voltaj ile Parazit İptali:
Diferansiyel voltaj iletiminde, iki tel birbirine zıt voltaj değerlerinde çalışır.

Örneğin:
• Pozitif Tel (TX/RX+): +1V
• Negatif Tel (TX/RX-): -1V

Eğer dışarıdan bir parazit (örneğin elektromanyetik bir sinyal) bu tel çiftlerine aynı anda etki ederse, her iki telde de aynı miktarda parazit oluşur. Örneğin, her iki telde de +0.5V'luk bir parazit etkisi oluştuğunu varsayalım:

• Pozitif Tel (TX/RX+): +1V + 0.5V (Parazit) = +1.5V
• Negatif Tel (TX/RX-): -1V + 0.5V (Parazit) = -0.5V

Diferansiyel Ölçüm:
Veri alıcıları, bu iki tel arasındaki voltaj farkını ölçer. Yani, diferansiyel ölçüm yapılır.

• Diferansiyel Voltaj Farkı: (+1.5V) - (-0.5V) = 2V
• Diferansiyel Voltaj Farkı (Parazitsiz): (+1V) - (-1V) = 2V

Görüldüğü gibi, her iki telde de aynı miktarda parazit oluştuğunda, bu parazitler birbirini yok eder ve net diferansiyel voltaj farkı değişmez. Bu sayede, parazitler veri iletimini bozmaz ve veri güvenilir bir şekilde iletilir. Şunu da unutmamak gerekr ki Parazit etkisi olmadan da bu fark yine 2V olacaktı.

4- Daha Güvenilir Veri İletimi

Güvenilir Veri İletimi:

• Yüksek Voltaj Farkı: +1V ve -1V arasındaki voltaj farkı toplamda 2V'tur. Bu yüksek fark, sinyalin daha belirgin olmasını sağlar ve veri iletiminde hata olasılığını azaltır.

• Doğruluk: Bu yöntemde, voltaj farkı net olarak ölçülebildiği için veri iletimi daha doğru ve güvenilir olur.

Daha Uzun Mesafelerde Veri İletimi:

• Azalan Kayıp: Tek uçlu sinyal iletimine göre, diferansiyel sinyal iletiminde voltaj kaybı daha az olur. Bu da uzun mesafelerde bile verinin kaybolmadan iletilmesini sağlar.

• Uzun Mesafelerde Kullanım: Büyük veri merkezlerinde veya geniş ofis ağlarında bu yöntem, verinin güvenilir bir şekilde iletilmesini sağlar.

Konunun devamı niteliğindeki Fiber Optik Kablo Nedir? Nasıl Çalışır? Multimode ve Singlemode Fiber Optik Kablolar konulu makalemi de inceleyerek, Fiber Optik kablo türleri ve standartları konusunda detaylı bilgi edinebilirsiniz.

Faydalı olması dileğiyle..