TDM Nedir?

TDM Nedir? | Time Division Multiplexing” kelimerinin baş harflerinin kullanılmasıyla TDM kısaltması oluşturulmuştur.  Türkçe, Zaman Bölmeli Çoğullama anlamına gelmektedir. TDM, iki veya daha fazla dijital sinyal akışının tek bir ortak yol (line) üzerinden iletildiği ve gelen sinyallerin eşit, sabit uzunlukta zaman aralıklarına bölündüğü bir haberleşme sürecidir.

Örnek olarak tren vagonları verilebilir. Bir tren vagonu içerisinde 200 kişi taşıyabilir. Dışarıdan baktığınızda vagon tek bir taşıyıcıdır, fakat içerisinde 200 kişi taşımaktadır. 200 kişinin her birinin de farklı bilgi taşıdığını düşünürseniz, tek bir vagonda 200 farklı bilgi taşındığını düşünebilirsiniz.

Yukarıda şekilde de görüldüğü gibi “station 1”e gelen voice ve data paketleri tek bir conteiner’a eşit büyüklükte paketler halinde toplanır. Bu container “station 2”ye ulaştığında ise tam tersi şekilde eşit büyüklükteki paketlere bölünürler. Bu toplanma ve bölünme işlemine sırası ile “MUX” ve “DEMUX” işlemi denir. TDM, özet olarak tek bir haberleşme kanalı içerisinden bir veya birden fazla uca ait bilginin taşınması işlemidir.

TDM Tarihçesi | TDM Nedir?

TDM, ilk başlarda telgraf alt yapısının daha geniş bir sistemde uygulanabilmesi için 1870 yılında Emile Baudot, America’da Hughes şehrinde telgraf makinesi için bir Time-Multiplexing sistemi geliştirmesiyle ortaya çıkmıştır.

1944’de, İngiliz ordusu 10 ila 50 mil uzaklıklarda bulunan 10 farklı komuta merkezi ile iletişim halinde olabilmek için Telsiz Rölesi geliştirmiştir.

1953 ‘de RCA’nın Broad Street, New York’taki tesisi, Rocky Point’teki verici istasyonları ve Riverhead, Long Island, New York’taki alıcı istasyonları arasında ses bilgisi göndermek için RCA Communications tarafından 24 kanallı bir TDM sistemi ticari faaliyete geçirildi. İletişim Long Island genelinde bir mikrodalga sistemi ile kuruldu. Deneysel TDM sistemi 1950-1953 yılları arasında RCA Laboratuarları tarafından geliştirilmiştir.

1962’de Bell Labs mühendisleri, Bell merkez ofis arasında analog switchler arasında dört telli bakır bir link üzerinden 24 dijital ses paketini birleştiren ilk D1 kanal haberleşmesini gerçekleştirdi. Bir D1 kanal 24 bitişik bayttan oluşur. Sesi dijital hale getirmek içim ise sesin 8.000 ayrı örneğini alarak, 24 bitişik bayt sistemine ayrı ayrı bindirerek 1.544 Mbit/s hızında iletişim sağlamayı başarmışlardır. Bu çalışma ile TDM haberleşmesinde en küçük hız olarak bilinen temel bir değer olan 64 Kbit/s ortaya çıkmıştır. Not: Sesin 8.000 örneği ile 1Bayt=8 bit çarpılarak 64000 bit/s = 64Kbit/s elde edilir. Sesin 8.000 adet örnek alınması ile insan kulağının duyabileceği ses hızı genliğinin 8.000 Hz olmasıdır.

TDM teknolojisinin yaygın olarak kullanıldığı cihazlara SDH (Synchronous Digital Hierarchy), PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) ve PDH ayrıca PCM olarak da adlandırılır.

1.   SDH | TDM Nedir?

SDH,(Synchronous Digital Hierarchy), senkron sayısal hiyerarşi, yüksek hızda haberleşme için oluşturulmuş uluslar arası bir standarttır. Optik ve elektrik ağları üzerinden değişken kapasiteli dijital sinyallerin taşınmasını sağlar. SDH, daha esnek ve basit bir ağ alt yapısı sağlamak amacıyla oluşturulmuştur.

SDH(Synchronous Digital Hierarchy), International Telecomunications Union (ITU) tarafından geliştirildi. Genellikle Avrupa ve Asya da kullanılan veri iletim standardıdır. Amerika da ise SONET (Synchronous Optical NETwork) ile adlandırılan National Standarts Institutue (ANSI) tarafından geliştirilen veri iletim standardını kullanılmaktadır.

• SDH, kullanımı avantajları şu şekilde sıralanabilir.
• Dijital formattaki ilk dünya standardıdır.
• İlk optik arayüz standardıdır.
• Çoklu yapısıyla esnek senkronlama
• Güçlü yönetim yeteneği
• Eski sistemlerle uyumlu çalışabilir ayrıca gelecek yeni sistemlere uyumluluğu sağlanabilir.
• Son derece esnek yeni network mimarisine sahip olma

1.1   SDH Bilgi Taşıma Kapasitesi

SDH cihazlarının çıkışları fiber portlardır. Teoride fiber kablo üzerinden taşınabilecek bilgi kapasitesi sınırsızdır, fakat ışığın elektriğe dönüşümü sırasında oluşan gecikmelerden dolayı SDH cihazlarının bilgi taşıma kapasiteleri sınırlıdır.

SDH cihazlarının kapasiteleri STM-N olarak ifade edilir. N değişken olup, 1, 4, 16, 64 olarak ifade edilebilir.

Aşağıdaki tabloda STM-N ve bilgi taşıma kapasitesini bulabilirisiniz.

Sınıflandırma	SDH[Avrupa]	Kapasite	Ocx [Amerika]
—	STM-0	51.84Mbps	OC1
Level 0	STM-1	155.52Mbps	OC3
Level 1	STM-4	622.08Mbps	OC12
Level 2	STM-16	2488.32Mbps	OC48
Level 3	STM-64	9953.28Mbps	OC192
Level 4	STM-256	39813.12Mbps	OC768

1.2   64 Kbit/S

Daha önce de bahsettiğimiz gibi haberleşmede her şey görüşmelerin 64Kbps olarak yapılması standartlaştırılarak başlamıştır. Tekrar bahsetmek gerekirse, İki telefon arasında konuşma yapılırken, ses tamamen karşı tarafa olduğu gibi iletilmez, örneklenerek ve küçültülerek iletilir. Küçültülme işlemini insan kulağı fark etmez, aslında konuşmalarımızın telefon üzerinden belirli kısımları iletilir.

Bu küçültme işlemi şu şekilde yapılmıştır, insan sesinin saniyede 8000 örneği alınmıştır ve her bir örnek 8 bit ile ifade edilmiştir sonuç olarak insan sesi saniyede 8000 x 8 bit ile diğer bir söylem ile 64000 bit ile karşı tarafa gönderilmiştir. 64Kbps kavramı buradan gelmektedir.

Eski analog modemler 56Kbps olarak bilgi taşıma kapasitesi sunmaktaydı, aslında bu modemler 64Kbps’tir fakat Telekom operatörleri bu modemler üzerinden ses yerine veri taşındığı için her bir örnekteki 8 bitten bir tanesini kendilerine ayırmışlardır, bu yüzden 8000 x 7 bit, saniyede 56000b olarak analog modemler internete bağlanmaktadır.

1.3  2 Mbit/S

Telekom operatörleri ilk başlarda anahtarlama işlemini insan gücü ile yapmaktaydılar, siz operatörü aradınız operatörde ses yolunu istediğiniz aboneye doğru bağlardı, ilerleyen zamanlarda bağlama işlemini elektronik cihazlar yapmaya başladı fakat talebin artmasıyla beraber daha büyük cihazlara ya da daha büyük haberleşme kanallarına ihtiyaç duyuldu.

Buna örnek olarak İstanbul’da olan bir kişinin Ankara’da birisini araması örnek verilebilir. Tek bir arama olduğunda herhangi bir sorun yoktur, bir tane hat çeker bırakırsınız, İstanbul Ankara arasındaki kapasitenizin tek bir telefon görüşmesini kaldıracak kapasitede olması sorun olmaz. Fakat aynı zamanda ikinci bir kişi İstanbul’dan Ankara’yı aramak isterse ne olur? Tek bir görüşmeyi yapabileceğiniz hattınız olmasından dolayı ikinci görüşmeyi yapamazsınız. İkinci görüşmeyi yapabilmek için İstanbul Ankara arasındaki hattınızın kapasitesi daha fazla olması lazımdır. Kapasiteyi iki şekilde artırabilirsiniz, birinci yöntem ikinci bir fiziki hat çekmektir, ikinci yöntemde TDM teknolojisini kullanarak mevcut fiziki hat üzerinden ikinci bir haberleşme kanalı açmaktır.

Telekom operatörleri yukarıda bahsedilen ikinci yöntemi seçmişlerdir ve 2Mbps genişliğinde haberleşme kanalları kurmuşlardır. Tek bir fiziki hat üzerinden 2 Mbps kapasitenin açılımı 32 x 64 Kbps dir ve aynı anda 32 telefon görüşmesi yapılabilir.

Tek bir haberleşme kanalının kapasitesi 2048 Kbps olması Telekom operatörlerinin işini kolaylaştırmıştır. Bu sayede 32 telefon görüşmesi için sadece tek bir fiziki hat kullanılmıştır.

Özet olarak 32 telefon hattının tek bir fiziki haberleşme kanalı üzerinden yapılabilmesini sağlayan hattın kapasitesi 2048 Kbps (2Mbps) denilir.

1.3.1 E1 ve G.703 standartları

2Mbps kapasiteli bir hattın tanımı yapmak ve standartlarını belirtmek için kullanılan etiket E1’dir. E1 denildiğinde 2 Mbps lik hatlar akla gelmektedir.G.703 fiziksel hatlarda kullanılan elektriksel işaretlerin standartlarını tanımlamaktadır. G.703 denildiğinde akla 2 Mbps gelmemelidir. G.703 sadece elektriksel olarak fiziki hattın TDM teknolojisinde belirli standartlara uygun olduğunu göstermektedir.

1.4    STM-1

Önceki bölümlerde 64Kbps ve 2Mbps ( E1) haberleşme kanallarından bahsedildi, bu haberleşme kanallarından bir sonraki kanallar E2 (8 Mbps) ve E3 (34/45 Mbps) kanallarıdır  fakat artık yaygın olarak kullanılmadıkları için bahsedilmemişlerdir.

STM-1 kapasitesi tek bir fiziksel kanal olup 63 adet E1 hattın üzerinden taşınması için kullanılmaktadır. 63 adet E1 kapasite olarak 126 Mbps olsada STM-1 hattın kapasitesi 155 Mbps dir.

STM-1 fiziksel hattı içerisinde taşıdığı 63 adet E1’i belirli bir sıraya göre taşır. Bu yüzden her bir E1’in bir adresi vardır.

• E1 fiziksel işareti, STM-1 içerisinden taşınırken VC12 olarak isimlendirilir.
• 3 Adet VC12, TUG-2 olarak ifade edilen grubu oluşturur.
• 7 adet TUG-2, TUG-3 olarak ifadede edilen grubu oluşturur.
• 3 adet TUG-3, VC-4 olarak ifade edilen grubu oluşturur.
• VC-4 fiziksel olarak STM-1’i temsil etmektedir.
• VC, Virtual Container, Sanal Taşıyıcı demektir.

Aşağıdaki resim genel olarak STM-1’ in yapısı tanımlanmıştır.

1.5    STM-4 ve STM-16

• STM-4 adet 4 adet VC-4’ten oluşmaktadır.
• STM-16 16 adet VC-4’ten oluşmaktadır.
• VC-4’ler AUG-1’leri oluşturmaktadır. 4 adet AUG1, AUG4’ü oluşturmaktadır, 4 adet AUG4 de AUG16 ları oluşturmaktadır. AUG ifadesi, işaretin fiziksel olarak porttan çıkmadan önce verilen en son halidir.
• STM-1, STM-4 ve STM-16 kullanılırken önemli olan kısımlar VC-12, VC-3 ve VC-4 ifadeleridir.
• Tekrar özet geçmek gerekirse;
  • VC-12 = 2 Mbps
  • VC-3 = 21 x 2 Mbps
  • VC-4 = 63 x 2 Mbps (3 x 21 x 2 Mbps)
  • STM-1 = VC-4 = 63 x 2 Mbps (3 x 21 x 2 Mbps)
  • STM-4 = 4 x STM-1 = 4 x VC-4= 252 x 2 Mbps
  • STM-16= 4 x STM-4 = 16 x STM-1= 16 x VC-4 = 1008 x 2Mbps

Aşağıdaki resimde STM-1 den STM-16 ya kadar olan yapı tanımlanmıştır.

1.6  SDH Kullanım Amacı | TDM Nedir?

SDH cihazı genellikle üzerinde olan E1 portlarını çoğullayarak tek bir STM-N portundan gönderilmesi için kullanılır.

Bazı durumlarda ana toplama merkezlerinde SDH cihazları STM-1 ve STM-4 gibi linkleri toplayarak STM-16 linkler üzerinden taşır.

Özet olarak SDH; birden fazla data ucunu tek bir fiziki hattan taşımak için kullanılır.

2.   PDH (PCM veya MUX) | TDM Nedir?

MUX cihazının çalışma mantığı SDH cihazları ile tamamen aynıdır, tek farkı; MUX cihazlarının topladığı data bilgileri SDH cihazına göre daha düşük bant genişliğine sahiptir.SDH cihazları en düşük 2 Mbps kanalları toplarken, MUX cihazı en düşük 64 Kbps kanalları toplayabilmektedir.MUX cihazları SDH cihazlarına göre daha düşük hızlardaki bilgileri toplayabilir.

2.1 PDH’in Toplayabildiği Bilgi Tipleri | TDM Nedir?

MUX cihazı topladığı bilgileri 2Mbps’lik kanallardan SDH cihazlarına aktarırlar. Daha önceden de bahsedildiği gibi 2Mbps’lik bilgi kanalları 32 adet 64Kbps’lik kanallardan oluşmaktadır. MUX cihazı tek bir 2Mbps’lik kanal üzerinden 32 farklı ucun bilgisini toplayıp gönderebilir.

32 farklı ucun bilgisi denildiğinde farklı uç kavramları olarak;

• FXS (analog abone), FXO(analog trunk), 4W analog işaret, 2W analog işaret, RS232, RS485, RS422, V.35, V.11, V.22, kuru kontak röle, vs.

Yukarıda belirtilen haberleşme teknolojilerinin çoğu birbirinden farklı genişlikte data kanalı kapasitesine sahiptir, örnek olarak RS232 bazen 19,2Kbps, bazen 9,6 Kbps’dir, fakat MUX için bir haberleşme kanalıdır ve hızını 64Kbps olarak kabul eder.

MUX cihazının çalışmasına örnek olarak: bir binadaki 32 dairenin hepsine bir adet telefon bağlanıldığını farz edelim. Bu telefonlara çekilen hatların her birinin diğer ucunun MUX cihazına bağlanıldığını ve MUX cihazının da çıkışının 2Mbps’lik bir hat olduğunu ve bu 2Mbps’lik hattın bir SDH cihazına bağlı olduğunu düşünebilirsiniz.

Nisan 21, 2020