Refik ARKUT

Yansımalar

Fiber optik haberleşme ağlarında IP/Optik yakınsaması - MP?S

Bilim kurgu filmlerini çok severim. Bu filmlerin çoğunda, özellikle iyi bir bilim-kurgu fizikçi danışmanı olmaması durumunda, günümüz teknolojisi ile yüzlerce yıl sonrası kurgulanmaya çalışılır. Örneğin, ışık hızına yakın seyahat eden bir uzay gemisi veya insan-teleport düzeneğinde, bilgi giriş-çıkış terminali olarak bildiğimiz bilgisayar klavyesi kullanılır! Bilim-kurgu filmlerin arasında akla en yakın gerçekçi olanı, içinde fotonik teknolojiler kullananıdır. Bu yazıda, şu an kullanımda olan ‘optik teknolojilerden’ hareketle, yakın gelecekte optik veya fotonik teknolojilerin yayılımı hakkında öngörülerde bulunacağız.
Günümüzde haberleşme veya bilgi iletişiminin, artık sadece IP (İnternet protokolü) temelli olacağı kabul edilmektedir. 1960’larda farklı tipten ağların paket temelli haberleşebilmelerini sağlamak üzere ARPAnet’le başladıkları bu gelişiminin bugün geldiği noktayı, bu teknolojiyi icat edenler herhalde hayal bile edemezlerdi. Üstelik henüz yolun başındayız. Hele, 1990’da Sir Tim Berners-Lee’nin www (Web)’i bulması ile ivme kazanan İnternet, üstel büyümesine devam etmekte. Fakat bu üstel büyümenin beslendiği kaynak olan bant genişliğini talep eden uygulamalara yetiştirebilmek için elimizde tek bir teknoloji bulunuyor. Cam elyafı fiber kablolar üzerinden yapılan optik (fotonik) haberleşme. Çok ilginç, elektronik devriminin getirdiği yarı iletgen teknolojisinin hammaddesi silisyum olduğu gibi optik haberleşme için gerekli taşıyıcı ortam fiberin de hammaddesi silisyum. Yani bildiğimiz ‘kum’. Bu kadar bol ve ucuz bir hammaddeden bu kadar çok yüksek katma-değer yaratabildiğimiz başka bir madde yok herhalde. (Belki ‘yazılım’ da bir seçenek, bu başka bir yazının konusu.) Fiber, bize pratik olarak sınırsız bant genişliği olanaklarını sunmakta. Fakat bunu sağlamanın yolu basit ve kolay değil, karmaşık ve derin bilgi gerektiren teknolojilerin geliştirilmesini gerektiriyor.
Tüm uygulama ve servislerin yakınsadığı katman IP’nin taşınabilmesi için geleneksel olarak, ATM (eş zamansız aktarım yöntemi) istatistik çoklama ve çoklu-servis tümleşimi, SONET/SDH sabit çoklama, koruma, ve Optik/WDM (dalga boyu bölümlemeli çoklama) kapasite sağlama katmanları kullanılmıştır. Klasik ses haberleşmesinden miras kalan bazı işlevlerin bu katmanlar içinde bulunmasına karşın, servis kalitesi (QoS) gibi işlevler için ATM bir zorunluluk olarak bulunmuştu. Bu alanda MPLS (çoklu protokol etiket anahtarlama) geliştirilerek ATM yerine tek bir IP kontrol düzlemi kullanılabilmiştir. Büyük miktarda kapasitelerin bir noktadan başka bir noktaya taşınabilmesi için SONET/SDH (eşzamanlı sayısal yapı), geleneksel ses taşıma devrinden kalsa da kullanılmıştır. Fiber üzerinden daha fazla kapasite sağlama ve bunu dağıtabilme için, WDM (DWDM/CWDM) yaygın olarak 2000li yıllarda kullanılmaya başlamıştır. Ancak madem sonuçta IP taşınması sözkonusu, tüm bu katmanların optik katmanında tümleştirilerek optik üzerinden IP yakınsamasına (IP/Optik) çalışılmıştır. Burada bir sorun ortaya çıkmaktaydı. Bilinen IP yönlendiriciler elektronik ortamda çalışırken bunların optik yönlendiricilerle arayüzlerinin tasarımı sorun olmuştur. Tümüyle optik ağlar gerçekleştirilebilse bile uç kullanıcıya bağlantıda bunun elektroniğe dönüştürülmesi gerekmektedir. Diz üstü bilgisayarlarda telsiz erişim standart olarak sağlanırken, henüz doğrudan fiber (optik) bağlantısı olan cihazları ben henüz işitmedim. Bu teknoloji bir gün gerçekleşirse, bilgisayar içinde optik/elektronik arayüzün bulunması, uzun bir süre için, kaçınılmaz olacaktır. Şimdi tekrar optik taşıma ağına dönersek, MPLS’den esinlenerek her bir dalga boyunu (?-lambda) bir ‘etiket’ gibi kullanarak optik IP yönlendiricilerde MP?S teknolojisini geliştirebiliriz. Bu bize optik IP ağının uçlarına kadar - devre anahtarlamaya benzer biçimde – dalga boyu anahtarlama olanaklarını sunar ve elektronik ortama geçmeden optik/elektronik dönüşümünü yapabiliriz. Açık olarak optik taşıma ağı zaman içinde erişim ağına doğru yayıldıkça, IP’nin tümüyle optik ortamda taşınması mümkün olacaktır. En sonunda, bir gün uçtan uca tümüyle optik bir haberleşme ağının gerçekleşebileceğini öngörebiliriz. Birçok çözümlenmesi gereken teknolojik ve ekonomik sorun olmasına ve ‘bu kadar çok bant genişliğini ne yapacağız’ sorusu bulunmasına karşın, optik ağların gelişme yönelimi böyle görünmektedir.
Alcatel-Teletaş’ta yönetim danışmanı olduğum 2000 yılında, kardeşim İbrahim Arkut ve Nasir Ghani ile birlikte OptiComm 2000 (Optical Networking and Communications, Richardson, Texas) konferansında bir makale(1) sunduk. Bu makalede, yukarıda anlattığım IP/optik yakınsamasının MP?S ağlarında, 1975 yılında tamamen farklı bir alanda (matematik) geliştirdiğimiz bir numaralama algoritması (2) ile nasıl kolayca yapılabileceğini gösterdik. Opticomm2000’e 1000’den fazla (teknoloji, yatırımcı, telekom operatörü vs.) katılımcı katılmıştı. Mart 2012’de yer alacak OFC/NFOEC konferansına herhalde binlerce katılımcı katılacak. Merak edip makale özetleri (abstract) bölümünü indirip inceledim. (Özetleri bile 98 sayfa!). Fiber optik haberleşme sistemlerinde gelişme hızı beni hayretler içinde bıraktı. 2000 yılında 10Gb/s hazırdı 40Gb/s konuşuluyordu. Şimdi 100Gb/s yayılmış halde ve 400Gb/s sistemlerin denemeleri yapılıyor.
21.nci yüzyıl haberleşme çağı kesinlikle optik/fotonik temelli olacak. Haberleşme teknolojilerinde bir faz-değişikliği veya sıçrama noktası olacağı kesin olan ‘optik haberleşme sistemlerine’ ciddi şekilde odaklanılması ve bu alanda ARGE’ye önem verilmesi gerekiyor. Gelecek ışıktadır!
(1): ‘Graceful label numbering in optical MPLS networks’ [4233-01], I.C.Arkut, European Univ. of Lefke; R.C.Arkut, Alcatel; N.Ghani, Sorrento Networks, OptiComm2000:Optical Networking and Communications, 22-26 October 2000, Richardson, Texas,USA, pp: 1-6.
(2): ‘On the Graceful Numbering of Spanning Trees’, I.Cahit; R.Cahit, Information Processing Letters, 3(4), Mar.1975, pp:115-118.