HABERLEŞME PROTOKOLLERİ

11 min readNov 26, 2023

Haberleşme protokolü, iki ya da daha fazla bilgisayar arasındaki iletişimi sağlamak amacıyla verileri düzenlemeye yarayan, standart olarak kabul edilen kurallardır.

Paralel Haberleşme: Paralel haberleşme de her bir veri için bir veri hattı bulunur. Tüm bitler aynı anda veri yollarına gönderildiğinden seri haberleşmeye göre daha hızlıdır ancak uzun mesafeler göz önünde bulundurulduğunda veri iletimi uygun olmamakla beraber maliyeti yüksektir.

Seri Haberleşme: Seri haberleşme de veriler tek bir kanal üzerinden alınıp verilir, paralel haberleşmeye göre daha yavaştır. Maliyetinin düşük olması ve uzun mesafelerde verimli çalışması sebebiyle paralel haberleşmeye göre daha fazla tercih edilir.

Haberleşme Protokolleri:

TCP/IP
UDP
POP
IMAP
SMTP
FTP
HTTP
HTTPS

TCP/IP

TCP/IP yapısı itibariyle iki katmanlı bir haberleşme protokolüdür. Üst katman TCP (Transmission Control Protocol), alt katman ise IP (Internet Protocol)’dür.

TCP, bir ağ üzerinden iletişim kurulduğunda mesajı kaynaktan hedefe gönderilmeden önce paket dizilerine bölen ve mesaj alıcıya ulaştığında doğru bir şekilde birleştiren haberleşme protokolüdür.

IP ise iki bilgisayar arasındaki paketlerin yönlendirilmesini sağlayan bir protokoldür. Yönlendirme protokolü olarak tanımlanan IP, veri için gerekli olan yönlendirmenin kurallarını belirler. IP’de verinin niteliği önemli değildir, veri içeriğinden bağımsız olarak sadece gideceği adresi belirler. Kısacası, TCP/IP’nin alt katamnı olan IP iletilen paketlerin istenilen ağ adresine yönlendirilmesini kontrol eder.

https://www.niobehosting.com/blog/tcp-ip-nedir-nasil-calisir/

UDP (User Datagram Protocol)

TCP/IP protokolünün iki aktarım katmanı protokolünden birisidir. Göndereceği veriler için bağlantı kurma ihtiyacı duymaz. Gelişmiş bilgisayar ağlarında paket anahtarlı bilgisayar iletişiminde bir datagram modu oluşturabilmek için UDP protokolü yazılmıştır. Minimum protokol mekanızması ile bir uygulama programından diğerine mesaj göndermek için kullanılır. Bu protokol ‘transection’ yönlendirmelidir. Paket teslim garantisini isteyen uygulamalar TCP protokolünü kullanır.

POP (Post Office Protocol)

Postane protokolü olarak anılan POP, yerel E-posta alıcıları tarafından uzak sunucudan gelen E-postaları indirmek için kullanılır. Aktif olarak kullanılan versiyonu 3. Versiyon olduğundan literatürde POP3 olarak görünebilir.

POP, yalnızca posta kutularına gelen e-postaları indirme ve silme işleminde kullanılır. E-posta gönderilirken ise SMTP protokolü kullanılır. E-posta, sunucular arası aktarılırken alıcıya ulaştığında POP3 kullanılmaya başlanır.

IMAP (Internet Message Access Protocol)

İnternet mesaj erişim protokolü olarak adlandırılan IMAP, e-posta istemcileri tarafından TCP/IP protokolüyle kullanarak bir posta sürücüsünden e-posta alan bir internet protokolüdür.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

SMTP, e-posta göndermek için sunucular arasında iletişim kuran bir TCP/IP protokolüdür, TCP’nin üst katmanında çalışır. Görevi yalnızca e-posta yollamaktır, mesajları sıraya koyma kabiliyeti sınırlıdır. E-posta iletildikten sonra kullanıcıya ulaştıran protokoller ise POP3 veya IMAP’tir. SMTP e-postayı göndericiden alıp sunucular arasında iletişim kurar, alıcı ise POP3 veya IMAP kullanarak e-postayı indirebilir. Kısaca e-posta göndermek için SMTP, almak için POP3 veya IMAP kullanılır.

FTP (File Transfer Protocol)

Dosya aktarım protokolü, internete bağlı olan iki bilgisayar arasında dosya transferini sağlar.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)

Köprü metni aktarım protokolü, iki veya daha fazla sistem arasında bir köprü metni aktarmak amacıyla tasarlanmış bir haberleşme protokolüdür.

HTTPS (Secure Hyper Text Transfer Protocol)

Güvenli köprü metni aktarım protokolü, iki bilgisayar arasındaki iletişimin güvenli hale getirilmesi için kullanılır.

IOT HABERLEŞME PROTOKOLLERİ

· Wi-Fi
· Sigfox
· Bluetooth
· LoRaWan
· NFC
· Z Wave
· Zigbee
· OPC-UA
· Cellular
· MQTT

SERİ HABERLEŞME PROTOKOLLERİ

Senkron Haberleşme: Senkron haberleşme gerçekleştirilirken, gönderilen veri biti ve alınan veri biti birbiriyle uyum içerisinde olmalıdır. İletişimi gerçekleştirecek olan aygıtlar eş zamanlı olarak çalışmak zorundadır, yani alıcı ve verici aynı saat (clock) üzerinde olmalıdır.

Asenkron Haberleşme: Asenkron haberleşme yapmak için belirli bir clock’a ihtiyaç duyulmaz, veri herhangi bir anda iletilebilir. Belirli standartlar kullanılarak gerçekleştirilir ve senkron haberleşmeye göre daha yavaş bir iletim olur.

Seri Haberleşme Protokolleri:

UART
USART
SPI
I2C
RS232
RS422
RS485
CAN BUS
MOD BUS

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

UART, bilgisayar ve mikrokontrolcüler veya mikrokontroller ve çevre birimler arasında iletişimi sağlayan bir haberleşme protokolüdür. Asenkron olarak çalışır.

USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)

USART ise hem senkron hem asenkron olarak çalışabilir. UART’a göre daha gelişmiş bir protokolü olmakla beraber haberleşme mantıkları aynıdır.

SPI (Serial Peripheral Interface)

SPI tam çift yönlü bağlantıya sahiptir, bu da verilerin aynı anda gönderilip alınması anlamına gelir. Bir master, bir slave’e veri gönderebilir ve bir slave, aynı anda master’a veri gönderebilir. SPI senkron iletişimlidir.

Master -> Ana cihaz
Slave -> Bağımlı cihaz

I2C (Inter-Integrated Circuit)

Kısa menzilli veri aktarımı uygulamaları için sadece 2 kablo gerektiren seri iletişim protokolüdür. Amacı normalde çok fazla pin ayrılması gereken parçaların sadece 2 pin kullanılarak sürülmesini amaçlar.

RS232

· Hem senkron, hem asenkron veri aktarım modlarını destekler

· Verileri tek bir iletişim hattı üzerinden her seferinde bir bit iletir (tek uçlu)

· Gürültüden kolay etkilenir

· Uzun mesafelerde idealdir

· 1 alıcı-1 verici vardır

RS422

· RS232’de olan kısa iletim mesafesi ve yavaş iletim hızı sorunları düzeltilmiştir

· Diferansiyel sinyal kullanır (Sinyal göndermek için 2 kablo kullanır)

· Gürültüye daha dayanıklıdır

· Uzun iletim mesafelerinde iyidir

· 1 verici-10 alıcı olabilir

RS485

· RS422’nin gelişmişidir.

· 32’ye kadar cihaz bağlanabilir

· 2 (tek yön) veya 4 (çift yön) kablolu olarak kullanılabilir

· 32 verici-32 alıcı olabilir

CAN BUS (Control Area Network BUS)

Can BUS, mesajların ID’lendiği haberleşme sistemidir. Diğer haberleşme türlerinde master-slave cihazlar arasında iletişim sağlanırken her cihazın sahip olduğu ID’ler yardımıyla mesajlar iletilir ancak CAN Bus sisteminde ise bütün cihazlar master olduğundan (Multimaster) gönderilen mesajlar ID’lenir.

CAN Bus sistemi 1980’li yıllarda otomotiv sektöründeki gereksinimler sonucu ortaya çıkmıştır. CAN Bus sisteminden önce otomobillerde her iletim için bir kablo kullanılırken faydalanılan her kablo sistem için ek ağırlık ve devamında verimin düşmesi anlamına gelmektedir. 1980’li yıllarda ECU (Elektrik Kontrol Ünitesi) kullanılmaya başlanır, devam eden süreçte Robert BOSCH öncülüğünde CAN Bus sistemi ortaya koyulur.

CAN Bus sisteminin temel avantajları:

· Kablo yoğunluğundan kurtulmak
· Yalnızca iki kablo ile iletim sağlanması
· Yüksek güvenlik sağlaması

CAN Bus, diğer protokollerden farklı olarak adres temelli değil mesaj temelli çalışmaktadır. Her mesaja özgü bir ID numarası vardır, mesaj iletim boyunca tüm bilgisayarlara iletir ancak her bilgisayar yalnızca ihtiyacı olan mesajı alır, mesajı gönderen bilgisayar da aynı zamanda bir alıcı olduğundan mesajını kontrol etme fırsatı bulur ve herhangi bir hata olduğunda mesajı geri çeker ve hatayı düzeltir. Böylece çerçeveli mesaj sistemi diğer sistemlere göre daha güvenli hale gelir.

Genel özellikleri:

Mesaj önceliği
Kayıp zaman güvenliği
Yapılandırma esnekliği
Senkronizasyonlu çoklu kabul (Aynı verinin birçok ünite tarafından alınabilmesi)
Sistemdeki veri yoğunluğunu kaldırabilme
Çok efendili (multimaster) çalışma
Hata tespiti ve hataya ilişkin sinyaller üretebilme
Mesaj yollanmasında hata oluşması halinde mesajın iletim hattının (BUS) boş olduğu bir anda mesajın otomatik olarak tekrar yollanması
Ünitelerde oluşan geçici ve kalıcı hataları ayırt edebilme ve özerk olarak kalıcı üniteleri kapatabilme.
CAN Bus’ gönderilen tüm veriler, tüm üniteler tarafından alınır. Her ünite içinde bulunan filtreler yardımıyla kendisini ilgilendiren mesajları alır, ilgilendirmeyenleri çöpe atar.

CAN Bus yapısı itibariyle 3 katmandan oluşur:

Nesne Katmanı (Object Layer)
İletim Katmanı (Transfer Layer)
Fiziksel Katman (Physical Layer)

Nesne Katmanı

· Hangi mesajın iletileceğini tespit eder.

· İletim katmanında hangi mesajın alınacağına karar verir

· Donanımla ilgili uygulamaya arayüz sağlar

İletim Katmanı

· İletim katmanının başlıca görevi transfer protokolüdür. Örnek vermek gerekirse; çerçeve (frame) kontrolü, mesaj önceliğini belirleme, hata kontrolü, hata sinyalleşmesi ve hata kapama

· İletim katmanı yeni bir mesajı yollamadan önce iletim hattının boş olmasına dikkat eder. Aynı zamanda iletim hattından veri alınmasında da sorumludur.

· Ayrıca senkron iletişim için veri transferi sırasında bit zamanlamasının bazı parametrelerini göz önünde bulundurur.

· CAN Bus üzerinden haberleşen tüm sistem bileşenlerine ünite (nod) denir.

Fiziksel Katman

· Fiziksel katman, üniteler arasında veri haberleşmesi sırasındaki tüm elektriksel kısıma denir.

CAN Bus Kullanım Alanları:

· Her tür araç; motosiklet, otomobil, kamyon
· Uçaklar
· Asansörler
· Her türlü üretim tesisleri
· Gemiler
· Tıbbi cihazlar

MODBUS

PLC’ler ile kullanılmak için geliştirilen bir haberleşme protokolüdür. Genel olarak endüstriyel üretim tesislerinde kullanımı yaygındır.

Modbus haberleşme protokolünde kullanılan terimler:

SCADA: Tüm sahaları kontrol eden ve izleyen merkezi sistemleri ifade eder.

PLC: Fabrikadaki üretim bölümlerinde veya makinelerin kontrolü gibi işlemlerin denetimlerinde kullanılan otomasyon cihazıdır.

RTU (Remote Terminal Unit): Otomasyonda çeşitli cihaz ve sistemlerin uzaktan izlenmesi ve kontrolü için kullanılan çok amaçlı bir cihazdır.

PDU (Proteal Data Unit): Bir ağ üzerinden aktarılan belirli bir bilgi birikimidir

HMI (Human Machine Interface): Bir kişiyi bir makineye, sisteme veya cihaza bağlayan bir kullanıcı arayüzü veya gösterge panosudur.

Örnek olarak; Modbus, bir sistemdeki cihazların aynı ağa bağlı sıcaklık ve nem ölçer cihazların sonuçlarını denetleyici bilgisayara veya PLC’ye iletilmesini sağlar.

Modbus İletişimi

Modbus protokolü, cihazlar arasında iletişim kurmak için Master/Slave tekniğini kullanır.

Modbus seri haberleşme standardını kullanır. Kısa mesafelerde orijinal olarak RS232 kullansa da uzun mesafelerde RS485 seri haberleşme standardını kullanır.

İletim hızı boud olarak adlandırılır (bit/saniye)

En çok kullanılan versiyonu MODBUS RTU, MODBUS TCP/IP ve MODBUS ASCII’dir.

MIL-STD-1553

MIL-STD-1553, askeri ve havacılık uygulamalarında veri iletişimi için kullanılan bir standarttır. “MIL-STD” terimi, “Askeri Standard” anlamına gelir ve askeri ve savunma endüstrisi için standartları belirlemek amacıyla kullanılır. MIL-STD-1553, orijinal olarak Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı (DoD) tarafından geliştirilmiş ve yayımlanmış bir standarttır. Bu standart, özellikle askeri uçak ve uzay araçlarında veri iletişimi gereksinimlerini karşılamak için tasarlanmıştır.

MIL-STD-1553, seri veri iletişimi için bir protokol ve donanım tanımı sunar. Bu standart, veri alışverişi, komuta ve kontrol işlemleri, uçuş kontrol sistemleri, silah sistemleri ve diğer askeri uygulamalarda kullanılan birçok sistem arasında veri iletişimini sağlamak için kullanılır. Özellikle, uçaklarda ve füzelerde veri transferi ve sistem kontrolü için tercih edilen bir standarttır.

MIL-STD-1553, veri aktarım hızları, elektriksel özellikler ve çerçeve yapısı gibi bir dizi teknik şartname içerir. Bu standart, veri güvenilirliği ve savaş koşullarında çalışabilirlik gibi askeri uygulamalarda kritik olan özellikleri vurgular.

MIL-STD-1553, askeri havacılık ve savunma endüstrisinde yaygın olarak kullanılırken, sivil havacılık ve diğer endüstrilerde de benzer veri iletişim gereksinimlerini karşılamak için çeşitli benzer protokoller ve standartlar geliştirilmiştir.

Temel Özellikleri:

Veri İletişimi: MIL-STD-1553, iki cihaz veya alt sistem arasında veri iletişimi için kullanılır. Bu veri iletişimi, dijital verilerin seri olarak iletilmesini sağlar. Bu veriler arasında komutlar, durum bilgileri, uçuş verileri, motor kontrol bilgileri ve diğer sistem verileri bulunabilir.
Fiziksel Katman: Bu standart, elektriksel ve fiziksel özelliklerini tanımlar. Özellikle, diferansiyel RS-485 elektriksel arabirimini kullanır. Bu, veri iletişiminin daha güvenilir ve elektromanyetik girişimlere karşı daha dayanıklı olmasını sağlar.
Veri Hızları: MIL-STD-1553, farklı uygulamalar için farklı veri hızlarını destekler.
Çerçeve Yapısı: Veri, belirli bir yapıya sahip çerçeveler halinde iletilir. Bu çerçeveler, başlık (bağlama), komut, veri ve parite alanlarını içerir. Başlık alanı, iletilen verinin tipini ve hedef cihazı belirler.
Redundans ve Güvenilirlik: MIL-STD-1553, veri güvenilirliği için çeşitli mekanizmaları destekler.

Uygulama Alanları: MIL-STD-1553, askeri uçaklar, helikopterler, insansız hava araçları (İHA’lar), uzay araçları ve savaş gemileri gibi bir dizi askeri ve savunma uygulamasında kullanılır. Özellikle uçuş kontrol sistemleri, silah sistemleri ve veri toplama ve analiz sistemleri için kritiktir.

ARINC 429

ARINC 429, havacılık ve uçak endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir veri iletişim protokolüdür. “ARINC,” Amerikan Havacılık Elektronik Endüstrisi Birliği’nin (Aeronautical Radio, Inc.) kısaltmasıdır. ARINC 429 protokolü, özellikle ticari uçaklarda ve bazı askeri uçaklarda veri iletişimi için kullanılır.

ARINC 429, uçak sistemleri arasında bilgi alışverişi sağlayan bir standarttır. Bu protokol, uçuş kontrol sistemleri, navigasyon sistemleri, motor kontrol sistemleri ve diğer sistemler arasında veri iletişimini destekler. Özellikle uçakların güvenli ve etkili bir şekilde çalışmasını sağlayan önemli bir bileşen olarak kabul edilir.

ARINC 429 veri iletimi, elektriksel olarak diferansiyel RS-422 arabirimi kullanır. Veriler özel bir hızda seri olarak iletilir ve her ARINC 429 veri çerçevesi 32 bit uzunluğundadır. Bu çerçeveler, veri, adres, parite ve kontrol bilgilerini içerir.

ARINC 429 protokolünün ana özellikleri şunlardır:

Bağlam: ARINC 429, havacılık ve uçak endüstrisinde veri iletişimi için kullanılan bir yaygın standarttır. Bu protokol, uçakların farklı sistemleri arasında veri iletişimini sağlamak için tasarlanmıştır.
Veri İletimi: ARINC 429, seri veri iletimi kullanır. Veri, bir veri çerçevesi içinde iletilir. Her bir çerçeve, 32 bit uzunluğundadır. Bu 32 bitlik veri paketleri, uçak sistemleri arasında farklı bilgileri içerir, örneğin hız, yükseklik, motor durumu, yakıt miktarı gibi.
Elektriksel Arabirim: ARINC 429, diferansiyel RS-422 elektriksel arabirimini kullanır. Bu, elektriksel gürültüye ve diğer dış etkilere karşı daha dayanıklıdır. Diferansiyel iletim, verilerin iki farklı sinyal hattı üzerinden iletilmesini içerir ve alıcı, bu iki sinyalin farkını okuyarak veriyi çözer. Bu nedenle, elektromanyetik girişimler ve elektriksel gürültü veri iletimini etkilemez.
Veri Hızları: ARINC 429, farklı uygulamalara uyum sağlamak için çeşitli veri hızlarını destekler. Tipik olarak 100 bps’den (bit/saniye) 12.5 kbps’ye kadar farklı hızlar kullanılabilir. Veri hızı, uygulamanın ihtiyaçlarına bağlı olarak ayarlanabilir.
Çerçeve Yapısı: Bir ARINC 429 veri çerçevesi, başlık (bağlama), veri, parite (veri doğrulama için) ve kontrol alanlarını içerir. Başlık, verinin tipini ve hedefini tanımlar, veri alanı asıl bilgiyi içerir, parite alanı verinin doğru iletimini sağlar ve kontrol alanı iletimin kontrolünü sağlar.
Uygulama Alanları: ARINC 429 protokolü, ticari ve askeri uçaklarda birçok farklı sistem arasında veri iletişimi sağlamak için kullanılır. Bu, uçuş güvenliği, navigasyon, motor kontrolü, telemetri, yakıt izleme ve diğer önemli uçak sistemlerinin birbiriyle iletişimini mümkün kılar.

MIL-STD-704F

MIL-STD-704F, havacılık ve askeri uygulamalar için elektriksel güç sistemlerini standardize etmek ve sivil ve askeri uçaklarda güç dağıtımını düzenlemek amacıyla kullanılan bir askeri standarttır. Bu standart, Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı (DoD) tarafından geliştirilmiş ve sürdürülmüş bir belgedir

MIL-STD-704F, elektrik güç sistemlerinin tasarımını, performans gereksinimlerini ve elektriksel özelliklerini tanımlar. Bu standart, uçaklarda kullanılan güç sistemlerinin güvenilirliğini ve uyumluluğunu sağlamak için tasarlanmıştır.

MIL-STD-704F aşağıdaki başlıca özellikleri içerebilir:

Gerilim ve Frekans: Standart, uçak güç sistemlerinin belirli gerilim ve frekans aralıklarına uymasını gerektirebilir. Bu, elektriksel ekipmanların ve sistemlerin birbiriyle uyumlu ve güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar.
Yüksek Güç Gereksinimleri: MIL-STD-704F, yüksek güç gereksinimlerini karşılamak için tasarlanmıştır. Bu, uçaklarda kullanılan elektrik motorları, radar sistemleri, iletişim ekipmanları ve diğer güç açısından yoğun sistemler için geçerlidir.
Uyumluluk ve Güvenilirlik: Standart, güç sistemlerinin diğer uçak sistemleri ile uyumlu ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için tasarlanmıştır. Bu, uçakların güvenliğini ve performansını artırır.
Çevresel Koşullar: MIL-STD-704F, uçakların çeşitli çevresel koşullara maruz kalabileceği göz önüne alınarak elektriksel sistemlerin bu koşullara dayanıklı olmasını gerektirir.

MIL-STD-704F, askeri ve sivil havacılık uygulamalarında elektriksel güç dağıtımı ve sistemlerinin güvenilirliğini sağlamak için yaygın olarak kullanılır. Bu standart, uçakların enerji gereksinimlerini standartlaştırır ve güç sistemlerinin performansını artırır, böylece uçakların güvenliği ve etkinliği sağlanır. Bu belge zaman içinde revize edilmiş ve farklı sürümleri bulunmaktadır, bu nedenle özgün gereksinimler belirli bir sürüme bağlı olarak değişebilir.