Salı , 3 Ağustos 2021
5G Teknolojisi 1 – 5g mobil iletisim sistemlerinde kokten degisim 51

5G Teknolojisi

Mobil telefonlar, insanoğlunun en sık kullandığı teknolojilerden biri olduğu için, mobil teknolojiler de olanca hızıyla gelişiyor. Henüz 4G, insan hayatına yeni girmişken, bir anda 5G konuşulur oldu. Bu da mobil teknolojilerinin ne kadar hızlı geliştiğinin bir kanıtıdır.  5G, IoT (Internet of Things) ağlarını güçlendirir ve yeni yüksek bant genişliği uygulamalarına kolaylık sağlar. Bu yazımızda sizlere 5G teknolojisini ve 5G hakkında bilmeniz gerekenleri aktaracağız.

5G, bir dizi standart uygulamayı ve çok daha hızlı kablosuz internet teknolojilerini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. 5G kullanan kullanıcılar, çok daha hızlı internete ve daha az gecikme süresine sahiptir. Ayrıca, 5G, 5. nesil olduğu için altyapının 5. kez değiştiği anlamına gelir. Her yeni nesil teknolojide bu altyapının değişmesi yada eklemeler yapılması gerekir. Buna ek olarak, 5G, IoT ağlarını güçlendirdiği için günümüzde kullandığımız VR ve otonom arabaları daha kullanışlı hale getirmeyi hedefler.

5G ile 4G Arasındaki Farklar
Yeni nesil bir kablosuz teknolojiye geçiş yapıldığında, en dikkat çeken özellik internetin hızı olur. 5G ağları, 10 Gbps ile 20 Gbps’lik hızlara ulaşabilecek potansiyele sahiptir. 5G, 4G ağlarının hızlarını geçmekle yetinmezken, aynı zamanda birçok insanın evine gelen kablolu internetten de çok daha hızlıdır. 5G, fiber optik bağlantılara rakip olacak düzey de ağ hızları sunar. 5G’nin sunduğu en önemli özellik hızdır fakat diğer özelliklerden bir tanesi de ağ gecikmesinde azalma sağlamasıdır yani ping’i en az düzeye indirir. 5G, telefon ile karşı sunucu arasındaki verilerin iletilmesi sırasında geçen süreyi bir hayli azaltır ve veriye ulaşımın daha hızlı yaşanmasını sağlar. Ağ gecikmesi birçok etkene bağladır fakat 5G ağları ideal koşullarda, 4G’ye kıyasla 60 ila 120 kat daha düşük gecikme verir. Bu gecikme hızları, sanal gerçeklik gibi bir dizi uygulamaları da günümüz şartlarında kullanılabilir hale getirecektir.
 
5G’de Kullanılan Teknolojiler
5G’nin hız ve gecikme iyileştirmelerini mümkün kılmak için bir dizi bağımsız teknoloji bir araya getirildi. Bu teknolojilerden, en önemlilerini aşağıda bulabilirsiniz.

  • Milimeter Wave (mmWave): 5G ağları, 30 ila 300 GHz aralığındaki frekansları kullanır. Milimeter Wave isminin kullanılmasının sebebi, kullanılan frekansların dalga boylarının 1 ile 10 milimetre arasında değişmesidir. Bu frekanslı bantlar, 4G LTE’de kullanılan düşük frekanslı sinyallere kıyasla daha çok bilgi taşıma özelliğine sahiptir. MmWave teknolojisi önceden hem pahalı hem de uygulaması zordu. Teknolojide yapılan ilerlemeler sayesinde, artık bu teknoloji 5G’nin içinde kullanılmaya başlandı.
  • Küçük Hücre Düğümleri (Small Cells): Milimetre dalga aktarımının bir dezavantajı, fiziksel nesnelerden geçerken Wi-Fi veya 4G sinyallerine göre parazite daha yatkın olmasıdır. Bu sorunun üstesinden gelmek için 5G altyapısının modeli 4G’den faklı bir hale getirildi. 4G’nin sağladığı anten direkler yerine, 5G ağları, yaklaşık 250 metre aralıklarla şehre dağıtılan baz istasyonları tarafından güç alacak ve bu da daha küçük hücre düğümleri oluşturacaktır. 5G baz istasyonları, 4G’ye göre daha az güç gereksinimlerine sahiptir ve bu özellik binalara dağıtım direklerinin daha kolay bağlanabilmesini sağlar.
  • Kitlesel Çoklu Anten Sistemleri (Massive MIMO): 5G antenleri çoklu giriş çoklu çıkışa (MIMO) sahiptir dolasıyla veri sinyali üzerinde aynı anda birden çok iki yönlü konuşmayı idare edebilir. 5G ağları, 4G’ye kıyasla 20 kat daha fazla konuşmanın üstesinden gelebilir. Kitlesel çoklu anten sistemleri baz istasyonlarının kapasitelerini arttırmaya yarar, bu kapasite artışı da baz istasyonlarının çok daha fazla cihazla iletişim kurmalarını sağlar. Bu özellik, 5G’nin (Internet of Things) IoT ile uyum sağlamasına neden olur. Sonuç olarak, ağa aşırı yüklenmeden, aynı alanda çok daha fazla internet bağlantılı kablosuz aygıt kullanımını mümkün kılar.
  • Beamforming Teknolojisi: 5G veri iletisini doğru ve düzgün bir şekilde doğru yerlere gidip gelmesi bir hayli zordur. Özellikle, milimetre dalgalarında parazit oluşunca daha da zorlaşır. Bu sorunun üstesinden gelmek için 5g baz istasyonları, beamforming teknolojisini kullanmaya başladı. Beamforming teknolojisinde, kablosuz ağa bağlanmak isteyen cihazlara göre antenler sinyalin dağılımını değiştirirler. Bu sayede ağ kapsama alanı, cihazlara göre hareket eder ve konumuna göre şekil değiştirir. Bu işlemler sonucunda, 5G daha güçlü ve kaliteli bir bağlantı sağlar.

5G’nin Frekanslar
LTE’ye kıyasla 5G kendi içinde üç frekansa sahiptir. Dolayısıyla bu frekansları her kullanıcıya farklı bir kullanıcı deneyimi sunacaktır. Bu frekanslar, düşük bant, orta bant ve yüksek bant frekansı olarak adlandırılır.

  • Düşük Bant Frekansı, 1GHz Frekansı olarak da tanımlanır. LTE operatörleri için düşük bant kullanım açısından bir numaralı banttır. Düşük bant frekansı büyük kapsama alanına ve iyi bir duvar penetrasyonuna sahiptir. Fakat düşük bant frekansında maksimum alınan hız 100Mbps’dir.
  • Orta Bant Frekansı, düşük banttan daha hızlı olup daha az gecikme süresine sahiptir. Fakat orta bant frekansı, düşük bant gibi duvarlara iyi penetre olmaz. Orta bantta 1Gbps kadar hızlar görülmesi mümkündür.
  • Yüksek Bant Frekansı, 5G için en ideal ve yüksek performansı sağlayan frekanstır. Bu, frekans 10Gbps’e kadar pik hız sunabilir ve diğer frekanslara kıyasla gecikme süresi bir hayli düşüktür. Yüksek Bant Frekansı, düşük kapsama alanına ve düşük bina penetrasyonuna sahiptir. Yüksek bantlar, daha önce veriyi ana ağdan daha küçük alt ağlara iletmek amacıyla kullanıldı. Ancak kullanıcıların cihazlarında hiçbir zaman kullanıma açılmamıştı. Bunun sebebi, daha önce minyatürleştirilmiş antenlerin mevcut olmamasıydı.

5G’nin Dezavantajları
5G’nin avantajları bir hayli fazla olsa da bazı dezavantajları da vardır. Bu dezavantajlardan 3 tanesi aşağıdaki gibidir.

  • 5G’nin Kurulum Pahalılığı: 5G altyapısının geliştirilmesi veya mevcut hücresel altyapıya adaptasyonların yapılması, yüksek maliyetlere neden olabilir. Yüksek hız sağlamak için ihtiyaç duyulan altyapı kurulunca, bu fiyatlar müşterileri yansıtılabilir ve kullanıcılardan çıkartılması hedeflenebilirFakat operatörler kullanıcıya fiyat yansıtmamak için şimdiden alternatif yöntemlere yönelmeye başladılar bile.
  • Kırsal Alanlarda Kullanım: 5G kentsel alanlar için gerçekten hızlı bir bağlantı sağlayabilir fakat kırsal alanlarda yaşayan insanlar 5G bağlantısından tam anlamıyla faydalanamayacaktır. 5G operatörleri, büyük şehirleri hedef alacağı için en son kırsal kesimlerde yaşayan kullanıcılara gelmiş olacaktır.
  • Cihazların Pil Sorunları: 5G’ye bağlı olan cihazların pilleri, kısa sürede bittiği görülüyor. 5G’nin cihazlarda verimli bir şekilde kullanılabilir olması için pil teknolojisinin ilerlemesi gerekiyor. Ayrıyeten, tükenmiş pillerin yanı sıra, cihazlarında 5G kullanan kullanıcılar bir hayli ısındığını iddia ediyor ve bu durumdan şikayetçi olmaya başlıyorlar.

5G Telefonlar
5G, birçok ülkede yaygın olmasa da bazı 5G telefonlar şimdiden kullanıma sunuldu. Huawei Mate X, Samsung Galaxy 10 ve Xiaomi Mi Mix 3 gibi birçok telefonlarda artık 5G mevcut. Fakat 5G’nin ne zaman kullanıma açılacağını kimse bilmediği için beklemekte fayda var. Örneğin, Apple, 5G’ye şu an için sıcak bakmadığından, sadece Iphone 12’de 5G teknolojisini kullanıyor. Fakat bu Apple için bir strateji olarak da görülebilir. 2012 yılında Apple, Samsung telefonlara kıyasla 4G’ye daha geç geçiş yapmıştı. Dolaysıyla, insanların nasıl bir teknolojiye adapte olması zaman alıyorsa, telefon şirketleri için de aynı şey geçerlidir.

Türkiye’de 5G Var Mı?
Dünyanın birçok yerinde 5G’ye geçilmeye başlansa da Türkiye’de şu an 5G bulunmuyor ve kullanılmıyor. Fakat Covid-19’a rağmen, 5G teknolojisinin farklı ünitelerinde geliştirme çalışmaları kesintisiz devam ediyor. 5G’nin tahminen kullanıma başlanacağı tarih 2021 yılının ortasında olması bekleniyor. Fakat tüm ülkenin bir arada kullanılabiliyor olması için 2022’yi beklemek gerekiyor. Bazı şirketler 5G’yi kendi içinde deneme sürümü için çıkarsalar da 5G kullanımı için halka sunulan bir sistem bulunmuyor. Pandemi döneminde de ön plana çıkan sistemlerden biri de iletişim altyapısıydı. İyi bir altyapı ve baz istasyonları kurarak, 5G halka açık hale getirilmeye çalışılıyor.

6G Neden Şimdiden Konuşulmaya Başlandı?
Bazı uzmanlar, 5G’nin hedeflediği gecikme, hız ve güvenlik hedeflerini karşılamayacağını söylüyorlar. Bu şüphelerinin üstesinden 6G’nin kolaylıkla gelebileceği söyleniyor. 6G bu sorunların üstesinden gelmesinin yanı sıra, binlerce eşzamanlı bağlantıyı etkinleştirmeye çalışır. Fakat 6G bu kadar iyi özellikleri bir arada sunmasına rağmen önemli problemlerinden biri güvenliktir. Yeni bir saldırı modeli olan, tera-hertz tabanlı ortadaki adam saldırıları (MIMA), hackerların iki ağın arasına sızmasını sağlar. Böylelikle, iki bağlantı arasına sızılarak çeşitli dinleme işlemleri yapılır ve istenilen verilerin ele geçirilme işlemi başlatılır. İyi haber şu ki, yetkililerinin bu soruna, çözüm üretmek için önünde oldukça uzun bir zaman var. 6G ağları, 2030’a kadar kullanılıyor olması beklenmiyor.

Mobil teknolojiler baş döndürücü bir hızla gelişiyor. 4G teknolojisi hayatımıza gireli henüz birkaç yıl olmuşken, bugün dünyada 5G teknolojisi ve getireceği yenilikler konuşuluyor. Ülkemizde de 5G için altyapı hazırlıkları tüm hızıyla devam ediyor. İletişim sektörüyle alakalı etkinliklerde bu yeni teknoloji hakkında açıklamalar yapılıyor.

5G

Hücresel ağların altyapısı belirli standartlar çerçevesinde şekilleniyor. Günlük hayatta kullandığımız iletişim cihazları da bu altyapıyla uyumlu olacak şekilde üretiliyor. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte hücresel ağların daha verimli ve etkili hizmet sunabilmesi için altyapı kriterleri, belirli zaman aralıklarıyla değişiyor. 5G, bu altyapı kodlarının ve malzemesinin beşinci kez değiştirilmiş halini ifade ediyor.

Teknoloji ne kadar hızlı gelişirse, hücresel ağlardaki altyapı değişikliği de buna bağlı olarak daha sık gerçekleşiyor. Telekomünikasyon teknolojisinin zaman içinde gösterdiği alt yapı değişiklikleri 1G, 2G, 3G, 4G şeklinde isimlendiriliyor. “G” harfi İngilizcede “nesil” anlamında gelen “Generation” kelimesini ifade ediyor. Buna göre 5G açılımı “5. nesil” oluyor. Her nesil öncekine göre yenilikler içeriyor.

Süreç 1980’lerde bu sistemlerin ilki olan 1G teknolojisi ile başladı. 1G analog sistemle çalışıp yalnızca ses taşıması yapıyordu. 1990’ların başında analog veri yerine sayısal verinin kullanıldığı 2G teknolojisi doğdu. 3G teknolojisi ile hızlı internet ve data transferi yapabilme yenilikleri geldi. Günümüzde kullanılan ve daha hızlı internet hizmeti sağlayan 4G teknolojisinin yerini de 5G almak üzere.

5G prototip denemesi Kasım 2016’da Samsung tarafından gerçekleştirildi ve başarıyla sonuçlandığı kamuoyuna duyuruldu. Uluslararası Telekomünikasyon Birliği, altyapı çalışmalarının 2020 yılı içinde tamamlanmasını ve yeni nesil teknolojinin hayata geçmesini öngörüyor. Ülkemizde de altyapı çalışmaları devam ederken, Bilgi Teknolojileri Kurumu tarafından Türkiye’nin dünyada bu yeni teknolojiye ilk geçen ülkelerden biri olacağı ifade ediliyor.

5G Teknoloji İle Hayatımıza Neler Girecek?

Uzmanlar 5G ile hayatımıza birçok yeniliğin girmesini öngörüyor. 5G telefon dışında sağlık, otomotiv, eğlence ve hizmet gibi birçok sektörde de köklü değişikliklerin kapısını aralıyor. En önemli yenilik mobil veriler konusunda beklenirken, şimdikine göre daha çok mobil verinin kontrolü öngörülüyor. Bu yeni nesil teknoloji ile insanlar, evler, şehirler ve daha birçok şey yüksek hızla birbirine bağlanıyor.

5G her şeyden önce yüksek hız getiriyor. Çeşitli ülkeler hız denemeleri için simülasyonlar yapıyor. ABD’li mobil operatör Verizon, yaptığı testlerde 1096 Mbps’lik hıza ulaştığını duyurdu. Ülkemizde 5G denemesi Turkcell tarafından gerçekleştirildi. Yapılan testlerde 2.283 GB hıza ulaşılarak rekor kırıldı. 2 GB hız basit anlatımıyla 2 saatlik bir filmin 7 saniyede indirilebilmesi anlamına geliyor.

Şimdiki akıllı telefonlar ile bu hızdaki internetin kullanılabilmesi için mobil operatörlerin verdiği hizmet büyük önem taşıyor. Ülkemizde hala telefonun çekmediği bölgeler olduğu göz önüne alındığında, bu konuda hızlı adımlar atılması gerektiği ortada. Kullanıcı yoğunluğu da mobil veri hızını etkileyen faktörler arasında. Bu nedenle 5G baz istasyonu kurulum yerlerinin insan yoğunluğu dikkate alınarak belirlenmesi gerekiyor.

5G teknolojisi ile birlikte dosya aktarım hızının yükselmesi sayesinde saniyede 10 GB dosya indirilebilecek. Bu da örneğin 1.5 GB olan PUBG oyununun yalnızca birkaç saniye içinde telefona yüklenebilmesi demek. Ayrıca Google Stadia gibi çevrim içi oyun oynama platformlarının daha da yaygınlaşacak. Kullanıcılar doğrudan karşıdaki sunucuya bağlanarak oyunları deneyimlerken, uygulamalara gelen güncellemeleri yüklemekle zaman kaybetmeyecek.

Canlı yayınların kalitesinin artacak olması da 5G ile gelen yenilikler arasında. Ülkemizde bu teknoloji ile tamamen yerli ve milli yazılımlar kullanılarak ilk canlı televizyon yayını denemesi yapıldı. Kameraya çekilen görüntüler yüksek kapasiteli ve düşük gecikmeli veri iletimiyle test şebekesi üzerinden yayın kanalına gönderildi. Bu sayede 5G teknolojisi ve yerli yazılım ile canlı yayın tamamlandı.

5G çevre ile hızlı şekilde bilgi alışverişi yapılabilmesini sağlayacak. Bu da herhangi bir gecikme yaşanmadan etrafımızdaki nesnelerle iletişim halinde olabileceğimiz anlamına geliyor. Yeni teknoloji sayesinde örneğin sürücüsü olmadan kendi başına gidebilen arabalar konusunda atılım yaşanacak. Bu arabalar yolda karşılaştıkları diğer arabalarla, yol sensörleriyle, trafik lambalarıyla ve daha birçok nesneyle iletişim kurabilir hale gelecek.

“Nesnelerin interneti” olarak da adlandırılan bu teknoloji ev eşyalarına da yenilikler getirecek. Örneğin siz uyanmadan tost makinesi tostu pişirmeye başlamış olacak. Buzdolabı, içinde bulunan malzemeleri kodlayarak size o gün pişirebileceğiniz yemek alternatiflerini sunacak. Klimanız siz eve gelmek üzereyken çalışmaya başlayarak evin sıcaklığını konforlu hale getirecek. Tüm bunlar nesnelerin 5G teknolojisi kapsamında birbirleriyle haberleşmesi sayesinde gerçekleşecek.

Gerçek dünyadaki çevrenin ve içindekilerin bilgisayar tarafından değiştirilmesi ve artırılması anlamına gelen artırılmış gerçeklik, 5G ile gelen yüksek hız ve düşük gecikme özellikleri sayesinde yaygın hale gelecek. Yüksek hız sayesinde bilgisayarlar sesleri, görüntüleri ve GPS verilerini daha hızlı aktararak canlı veya dolaylı fiziksel görünüm oluşturabilecek. Örneğin markalar ürün tanıtımlarını hedefledikleri şekilde artırılmış gerçeklik ile yapabilecek.

Uydu sektörü 5G teknolojisinin getirdiği yeniliklerle ilgili tamamen pozitif görüşte. Uydular yıllardır üstlendikleri rolü devam ettirirken, 5G uyduları yalnızca bağımsız bir bağlantı sistemi kurmayıp diğer ağlarla da bütünleşecek. Bu sayede uydular en uzaktaki noktalara, trenlere, uçaklara, arabalara, gemilere, insanlı ya da insansız hava araçlarına, en uzak yerleşim yerlerine hizmet götürebilecek.

5G’nin Avantajlı Özellikleri

  • 5G avantajları arasında en önemlisi yüksek hız. İndirme hızlarında büyük ilerleme sağlanarak 1 Gbps’nin üzerine ulaşılması bekleniyor. Günlük hayatta birçok işimizi internet üzerinden hallettiğimiz düşünüldüğünde, bu hızlı teknolojinin ne kadar avantajlı olduğu ortada.
  • 5G teknolojisi çok daha geniş bir kapsama alanı sağlıyor. Bu özelliği ile özelikle kırsal alanlarda sıkça yaşanılan kapsama sorunlarına çözüm getirmesi bekleniyor. Kırsal işletmelerin dijital pazardaki rekabete katılabilmesi ve bölgesel ekonomilerin güçlenmesi öngörülüyor.
  • Akıllı telefonların en büyük sorunlarından biri pil ömrünün kısa olması. 5G ile mobil cihazların enerji tüketimi azaltılarak pil ömrünün 10 yıla kadar uzatılması hedefleniyor. Ayrıca telefonların ayda 1 kere şarj edilmesinin yeterli olacağı düşünülüyor.

5G’nin Dezavantajı Nedir?

  • 5G teknolojisinin yaygınlaşması, yalnızca son model mobil cihazların bu teknolojiyi destekliyor olması nedeniyle uzun sürecek gibi gözüküyor. Ayrıca çok sayıda yeni altyapı kurulması gerektiğinden ülkelerin bu konuya ciddi bütçeler ayırması gerekiyor.
  • 5G teknolojisinin güvenlik sorunları nedeniyle siber saldırılara açık olduğu düşünülüyor. Yazılıma dayanan bir ağ olması nedeniyle yazılım risklerinin yüksek olmasından endişe ediliyor. Yazılım geliştirme süreçlerinde meydana gelebilecek açıkların bütün ağı tehdit edebileceği ifade ediliyor.
  • 5G teknolojisinin hayata geçmesiyle birlikte kapsama alanının genişletilmesi için baz istasyonlarının daha sık mesafelerde kurulması gerekiyor. Bu da “5G zararlı mı?” sorusunu akıllara getiriyor. Baz istasyonlarının radyasyon yayma özelliği insanları endişelendiriyor.

5G ile 4G Arasındaki Fark

5G ile mobil internet hızı 4G’ye göre 20 kata varan bir oranda artıyor. 4G saniyede 1GB vaat etmekle birlikte pratikte buna ulaşabilmiş değil. 5G için ise hayata geçtiği zaman saniyede 20 GB hız öngörülüyor.

4G zamanı olmayan nesnelerin internetini kavramını 5G getiriyor. Evlerdeki en küçük cihazların bile internete bağlanabilir hale gelmesi bekleniyor. Buzdolaplarının, saatlerin, televizyonların, klimaların ve daha birçok eşyanın yüksek internet hızı sayesinde iletişim kurabilmesi bekleniyor.

5G ve Fiber Optik Altyapı

Devrim niteliğindeki beşinci nesil mobil şebeke olan 5G, mevcut 4G/3G ağına kıyasla; düşük gecikme süresi, daha yüksek bant genişliği, üstün güvenilirlik ve daha küçük bir alanda çok daha fazla cihaza bağlantı sağlama yeteneği gibi önemli avantajlar vaat ediyor.

5G Teknolojisi ile 4G’ye göre 10 kat daha yüksek bağlantı hızına ulaşılıyor ve paket iletiminde gecikmeler en az 20 katı düşürülerek 1ms mertebelerine indiriliyor. Şebekeye bağlı cihazların yoğunluğu da arttırılarak, kilometrekare başına 1 milyon cihaz 5G şebekesine bağlanabilir hale gelecek.

Dünya genelinde 2019 yılında 25 operatörünün 5G hizmeti sunmaya başlaması ve 2020 yılında da bu sayının iki katına ulaşması bekleniyor. Dünya GSM Birliği GSMA tarafından hazırlanan ‘Mobil Ekonomi 2019’ başlıklı rapora göre ise 2025’te 5G’nin küresel mobil bağlantıların %15’ini oluşturacağı öngörülüyor.

Türkiye’de de BTK’nın verdiği test lisansı ile operatörler 2020’de 5G teknolojisini hizmete sunmak için test çalışmalarına başladı. 5G Teknolojisinin sağlıklı bir şekilde hizmete verilmesi için kesinlikle çok fazla test ve analize ihtiyaç duyulmakta. 5G için mevcut bas istasyonlarındaki eski antenleri yenileri ile değiştirmek yeterli olmayacaktır. Tamamen yeni bir altyapı tasarlanmalı, kurulmalı, devreye alınmalı ve tüm bu süreçlerin kendi içinde zorlukları bulunmakta.

Yeni nesil mobil şebeke 5G ‘nin kurulumu bir anda gerçekleşmeyecek. Şekil-1’de belirtildiği gibi 2025 yılında 4G(LTE/LTE-A) teknolojisi hala %57 ile en büyük paya sahip olacak.

Tipik bir 5G Şebeke Mimarisi Şekil-2 deki gibi belirtilmiş olup, bu şebekenin uçtan uca kurulumu için aşağıdaki başlıklar göz önünde bulundurulmalı.

1. Daha fazla Anten / Baz İstasyonu

4G Şebekesinde mevcut “macro cell” baz istasyonlarının kapsama alanı ortalama 25 km². 5G Teknolojisinde bu kadar geniş kapsama alanları mümkün olmayacak. Bunun yerine daha dar kapsama alanlarına sahip “small cell”, “femtocell” veya “picocells” minyatür baz istasyonları veya antenlerin kurulması gerekmekte. Bu durumda 3 km² bir alana servis verebilmek için 60 adete kadar “small cell” kurulumu gerekebilir. Böylece eskisine göre gerekli olan anten sayısı 600 kata kadar artabilir.

Tüm bu anten ve küçük baz istasyonları, gerekli olan yüksek bant genişliklerini sağlamak için fiber altyapı (FTTA) ile ilgili Dağıtım Birimi – 5G DU(Distributed Unit) üzerinden 5G şebekesine bağlantı gerçekleştirilir.

2. Anten/Baz İstasyonlarının Yerleşimi

Gerekli olan kapsama alanını sağlamak için mevcut çatı/kule antenlerine ek olarak, yeni yerlere anten kurulumu gerekecektir. Bu amaçla elektrik direkleri, sokak lambaları, trafik lambaları, otobüs durakları ve diğer bina yüzeyleri gibi yapılar anten kurulumu için kullanılacaktır. Yüksek çalışma frekansları nedeniyle 5G antenlerin binalara da yerleştirilmeleri gerekiyor.

3. Fiber Optik Kablo Altyapısı

Şekil-2 de gösterildiği gibi 5G şebekesinde ana omurgadan (NGC-Next Generation Core), Veri Merkezlerine (MEC- Multi-Access Edge Computing) ve 5G NR destekli Aktif Anten Sitemlerine (AAS-Active Antenna Systems) kadar uçtan uca tüm şebekede yoğun olarak fiber optik bağlantı ve altyapılar kullanılmakta. 5G Mobil şebekenin erişim (RAN- Fronthaul) şebekesi olan Aktif Anten Sistemi (AAS) için kullanılan teknoloji altyapısı NGPON, CWDM, DWDM, eCPRI, ORAN vb. değişiklik gösterse de tüm bu teknolojilerin ortak özelliği fiber altyapı kullanıyor olmaları.

5G Mobil şebekesinin yüksek bant genişliği ve hız gereksinimleri nedeniyle antene kadar fiber optik kablo altyapısı gerekmekte. Bu nedenle 5G mobil şebekesini kurmak için ana omurga fiber kapasitesinin arttırılmasına ilave olarak fiber altyapısının antenlere mümkün olduğunca yaklaştırmak ve kapasitesinin yetersiz olduğu yerde yeni fiber optik kablo altyapısı tesis etmek gerekir.

5G Teknolojisi 2 – 5g infrastructure fronthault midhaul backhaul 011

4. Edge Computing (Uçta Veri İşleme- Uç Veri Merkezleri)

Yazının başında belirttiğimiz gibi 5G Teknolojinin vaat ettiği en önemli iki özellik düşük gecikme süresi ve kilometrekarede milyonlarca cihaza bağlantı imkânı sağlayabilmesi. Bu nedenle veri işlemenin mobil cihazlara yakın olması ve böylelikle verilerin gecikme olmadan işlenip mobil cihazlara iletilmesi gerekiyor. Bunu gerçekleştirmek amacıyla 5G altyapısı için antenlerin yoğun olduğu yerlerde Edge Computing (MEC- Multi-Access Edge Computing) Veri Merkezlerinin kurulması gerekiyor.

5. Yatırım ve Operasyon Maliyetleri

5G Şebekesinin temel yatırım maliyetlerini kurulacak olan antenler, fiber optik kablo altyapısı, elektrik/enerji altyapısı, kurulum/ devreye alma, veri merkezleri (edge computing) kalemleri oluşturuyor. Deloitte danışmanlık firmasının yayınladığı bir rapora göre ABD’de 5G’nin de altyapı ihtiyacını karşılamak amacıyla önümüzdeki 6 yıllık süreçte fiber altyapıya yapılması gereken yatırım tutarı 130-150 milyar dolar arasında.

Kurulum tamamlandıktan sonra da, fiber optik altyapı ve aktif cihazların bakım onarımı, antenlerin güç tüketimi, anten için ödenmesi gereken kira bedelleri vb. gibi ciddi operasyonel maliyetler söz konusu.

Özellikle şehir merkezlerinde gerekli olan fiber altyapı için kazı yapma, fiber optik kablo döşeme işlemleri için yerel yönetim ve belediyelerden kazı izni almak gerekiyor. Ülkemiz özelinde kaynakların doğru ve verimli kullanılabilmesi için operatörlerin ortak altyapı kullanımı önem arz etmekte.

Samm Teknoloji olarak bizler de 5G altyapısında gerekli olan fiber optik kablo ve veri merkezleri yapısal kablolama çözümlerini yerli olarak geliştirerek bu maliyetlerin uluslararası kalitede yerli olarak üretilmesi için çalışmalarımıza devam etmekteyiz.

Nesnelerin İnterneti ve 5G Teknolojisi

Bugün sahip olduğumuz akıllı cihazların kablolu bir bağlantı, Wi-fi erişimi ya da düşük hücresel bağlantı dışında pek bir önemi olmadığını biliyoruz. Intel’in İletişim ve Cihazlar Bölümü yöneticisi ve ikinci başkanı olan Aicha Evans, 5G teknolojisinin mevcut tüm kablosuz ağ teknolojilerini birleştireceğini, iletişimin ve cihazların dünyayla etkileşimini farklı bir yola dönüştüreceğini belirtiyor. Şu an kullandığımız çoğu iletişim aracına baktığımızda tek yönlü iletişimi kullandığını görüyoruz. Bir arama motoruna bir şey sorduğunuzda ilgili sonuçları, birini aradığınızda, aradığınız kişiyi karşınıza çıkaracak tek bir kanal açılır. 5G’nin yayılmasıyla iletişim daha esnek ve interaktif hale gelecek. Evans’a göre 2020 sonunda 50 milyar cihazın internet bağlantısı olacak. 

Trafik ışıkları, akıllı şehrin sensör sistemleri, akıllı ev aletleri, endüstriyel otomasyon sistemleri, medikal cihazlar, kişisel dronelar, robotlar ve çok daha fazlası.

Tüm bunların sağlıklı ve sürdürülebilir iletişimi için kuralları baştan yazılmış kablosuz bir ağ teknolojisi gerekiyor. Bugün dünya popülasyonunun %30 ile 40’ı bir ya da daha fazla yolla İnternet bağlantısına sahip olduğunu belirten Evans, önümüzdeki 10 ile 20 yıl içinde bu popülasyonun tümünün dahil olmasını umduklarını ekledi. Bu sonuç, aynı zamanda dev bir ağ gücünü ve veriyi de beraberinde getiriyor.

IoT ve 5G’nin Uyumu

Araştırmacılar, yakın zamanda bizi bekleyen yeni mimarilerin, teknolojilerin ve donanımların yolunun; IoT ve onun yapı taşı olacak 5G’den geçeceğini söylüyor. Lancaster University araştırmacılarından Zhiguo Ding, 4G’nin bugün için iyi bir seçim olduğunu ancak önümüzdeki beş yıl içinde gelecek olan ve çoğu IoT ile ilgili uygulamalar için yetersiz kalacağını belirtiyor. Bugün RFID, UWB, Bluetooth gibi bağlantısız sistemlere sahip IoT örnekleri, yerini kesintisiz bağlantı ve yüksek veri hızı gerektiren hale gelecek. 1G’den 4G’ye kadar kullandığımız bağlantı hizmetlerinde dikey çoklu erişim söz konusuydu. Örneğin 2G bir bağlantıda, bir saniye, çok kısa süreli zaman aralıklarına bölünüyor, o bağlantıda yer alan her kullanıcıya bir kısmı tahsis ediliyordu. Belki de en can alıcı kısmı, hiç bir kullanıcı bir başkasına tahsis edilen bağlantı kanalına erişemiyordu. Çok sayıda cihazın böyle bir bağlantıyla birbiriyle haberleşmesi pek mümkün görünmüyor. İmkansız olmasa bile her bir cihaz için ayrılan zaman aralıklarının göze alınamayacak kadar lüks ve yetersiz olacağını söylemek gerek. Bu yüzden dikey olmayan çoklu erişim mantığının geliştirilmesi üzerine bir çok araştırma yapılıyor. NOMA adı verilen bu sistem, birden çok kullanıcının aynı bant genişliği kanallarında yer alması sağlanarak daha adil bir kullanım ve daha iyi bir veri alışverişinin önünü açacak. Sistem, kullanıcılar arasında yaşanabilecek çakışmaların sebep olacağı düşük veri hızını akıllara getirebilir. Ancak IoT sistemlerine dahil olan cihazlar, birbiriyle haberleşirken kullandığı bağlantılarda düşük bant genişliğinin yeterli olduğunu gösteriyor. Örneğin kablosuz ağa sahip bir sağlık hizmetinde kalp atım hızı ölçüm monitörlerinden, biyosensörlerden ve giyilebilir cihazlardan, hastane sunucularına anlık olarak iletilen hasta verilerinin ya da sürücüsüz bir aracın gönderdiği konum bilgisi için yüksek bir bant genişliğine ihtiyaç yok.

Kablosuz bağlantı taşıyıcı firmalar, şimdiden sürdürdükleri testlerle ileriye yönelik ipuçları yakalamaya çalışıyorlar. T-Mobile, bu yıl içinde Ericsson ve Nokia ile birlikte 28 GHz bantgenişliği ile 5G denemelerini gözlemliyor.

5G Hangi Sektörleri Yakından İlgilendiriyor?

Washington merkezli IT araştırmaları yapan Current Analysis firmasının kablosuz ağ altyapısı analisti ve yardımcı başkanı olan Peter Jarich, depolama faaliyetleri gösteren ve üretim tesislerini yöneten şirketlerin 5G’ye yöneleceğini belirtiyor. Fabrika içindeki ürünlerin konum ve aşama bilgilerini, düşük veri hızı isteyen ve kolay yüklenebilen sanal görüntülerle daha rahat takip edilebilecek. Bu konudaki öncü örneklerden biri de geçtiğimiz yıl Qualcomm’un arttırılmış gerçeklik platformu Vuforia’yı satın alan ve Microsoft’un HoloLens ürününe destek verdiğini duyuran yazılım firması PTC. HoloLens, Vuforia desteği ile birlikte sadece oyun sektörünü değil seri üretim yapan firmaların da dikkatini çekiyor. İnşaat ekipmanları üreten Caterpillar,  PTC ile yaptığı işbirliğiyle ürünlerini kullanıma sunmadan önce HoloLens ve tablet ile kullanıcı desteği veriyor. Ürünün CAD tasarımının görselleştirilmiş halini inceleyebilen kullanıcılar, parçaları ekleyip çıkararak ürün konfigürasyonu hakkında fikir edinebiliyorlar. Ericsson firması 5G için, ağır makinelerin ve fabrika otomasyonlarının uzaktan kontrolü, tesis ve operasyon süreçlerinin gerçek zamanlı izlenmesi gibi durumları da etkin kılacağını belirtiyor. Araştırmacılar, sanal gerçeklik ve arttırılmış gerçeklik kavramları ve üretimin kesiştiği noktaya 5G’yi koyuyor.

5G: Mobil İletişim Sistemlerinde Kökten Değişim

5G teknolojisinin kişisel kullanım alışkanlıklarımızı değiştirmenin ötesinde sürücüsüz otomobil teknolojilerinde, ulaşımda, üretimde ve başka birçok alanda yeni bir çağın başlamasına öncülük edebileceğini biliyor muydunuz?

3G, 4G, 5G… Bu kavramlar birçoğumuz için mobil cihazlarımızın internet hızının artması anlamına geliyor. Peki, 5G teknolojisinin kişisel kullanım alışkanlıklarımızı değiştirmenin ötesinde sürücüsüz otomobil teknolojilerinde, ulaşımda, üretimde, tıp ve sağlıkta, eğitimde ve başka birçok alanda yeni bir çağın başlamasına öncülük edebileceğini biliyor muydunuz?

Mobil iletişim sistemleri insanların birbirleri olan iletişimlerini ve bilgiye ulaşma şekillerini kökten değiştirdi. Birinci nesil mobil iletişim sistemleri (1G) sadece ses transferine imkân veriyordu. 2G teknolojisi ile ses transferinin yanı sıra metin tabanlı mesajları (SMS) ve multimedya mesajları (MMS) iletmek mümkün hale geldi. Mobil iletişim sistemlerinde çok önemli bir aşama olan 3G ile veri aktarım hızı saniyede 2 megabite ulaştı. 3G teknolojisi ile görüntülü konuşma, canlı yayın yapma, mobil cihazlardan internete erişim gibi özellikleri etkin bir şekilde kullanmaya başladık. Dördüncü nesil mobil iletişim sistemleri (4G) sayesinde ise (veri aktarım hızı saniyede 100-1000 megabit) hareket halinde ya da sabit konumdayken mobil cihazlarımız aracılığıyla yüksek hızda internet erişimi, birden fazla kişiyle video konferans yapabilme, yüksek çözünürlüklü televizyon yayınlarını gerçek zamanlı izleyebilme gibi hizmetlerden yararlanabiliyoruz.

International Telecommunication Union (ITU)

5G teknolojisinin yüksek hızda veri aktarımı sağlamanın yanı sıra yüksek kapasiteli, gecikme süresi kısa, düşük maliyetli, güvenilir mobil iletişim hizmeti sunması amaçlanıyor. Böylece kablosuz iletişim sistemlerinde karşılaşılan birçok sınırlamanın aşılması mümkün olabilecek.

2020’de hizmete girmesi planlanan 5G teknolojisi ile veri aktarım hızının saniyede 20 gigabite ulaşması hedefleniyor. Böylece yüksek hızda veri transferi gerektiren uygulamaları (örneğin bulut sistemleri, artırılmış gerçeklik ve sanal gerçeklik uygulamaları) indirmek için beklemeden, tıkladığımız anda kullanabileceğiz.

Mobil iletişim sistemlerinde veri transferi radyo dalga boyundaki elektromanyetik dalgalar aracılığıyla sağlanır. Bugüne kadar mobil iletişim sistemlerinde kullanılan sinyallerin dalga boyu santimetre ölçeğindeydi. 5G teknolojisinde dalga boyu milimetre ölçeğinde olan (6-100 gigahertz frekans aralığında) sinyallerin kullanılması hedefleniyor. Mobil cihazların sayısının her geçen gün artmasına rağmen kullanılan frekans aralıklarının aynı kalması yavaşlama ve bağlantıda kopma gibi sorunlara neden oluyor. 5G teknolojisinde sinyallerin daha önce mobil iletişim sistemlerinde kullanılmayan bir frekans aralığında olmasının bu sorunlara çözüm olabileceği düşünülüyor.

Mobil iletişim sistemlerinde aşılması gereken başka bir sorun gecikmenin azaltılması. Gecikme, verinin bir noktadan başka bir noktaya iletilmesinde geçen süre olarak tanımlanabilir. Sürücüsüz araç teknolojileri, otonom ve uzaktan kontrol sistemleri gibi alanlarda gecikmenin azaltılması hayli önemli. 4G’de gecikme süresi 30 milisaniye ile 50 milisaniye arasındaydı. 5G teknolojisinde ise gecikmenin 1 milisaniyeye düşürülmesi hedefleniyor.

5G Teknolojisi 3 – 4g 5g 31

5G sayesinde yüksek hızda hareket ederken (örneğin saatte 500 km) bu teknolojiyi etkin şekilde kullanmak da mümkün olabilecek. 5G teknolojisi ile aynı zamanda belli bir alanda daha fazla sayıda cihaz mobil kablosuz ağa bağlı olabilecek, böylece insanlar kalabalık ortamlarda (örneğin stadyumlar, konser salonları ya da alışveriş merkezleri) kablosuz iletişimden yararlanabilecek.

Makinelerin Çağı İçin 5G Teknolojisi

Bugüne kadar mobil iletişim sistemleri tasarlanırken insanların iletişim ihtiyaçları göz önünde bulunduruluyordu. Gelecekte ise makineler arasındaki iletişimde ihtiyaç duyulabilecek gereksinimlerin öngörülmesi ve kablosuz iletişim sistemlerinin bu ihtiyaç dikkate alınarak planlanması gerekiyor. Çünkü geleceğin akıllı şehirlerinde sadece insanlar arasında değil, insanlar ve cihazlar ile cihazlar ve cihazlar arasında kesintisiz ve verimli şekilde iletişimin sağlanması gerekiyor.

Günümüzde sürücüsüz araç teknolojileri henüz araçların tamamen bilgisayarlar tarafından kontrol edilmesine imkân vermiyor. Çünkü sürücüsüz araç teknolojilerinin güvenli ve etkin bir şekilde kullanılabilmesi için trafik uyarılarının ve işaretlerinin, yol durumunun, hava koşullarının, yoldaki engellerin, çevredeki diğer araçların, bisikletlilerin, yayaların ve hayvanların hareketlerinin algılanması ve takip edilmesi gerekiyor. Bu amaçla araç üzerindeki ve çevredeki kameralar, sensörler ve diğer cihazlar ile toplanan verilerin anlık olarak sürücüsüz araçlara aktarılmasına ihtiyaç duyuluyor. Sürücüsüz araç teknolojilerinde ihtiyaç duyulan gecikme süresi kısa ve güvenilir kablosuz iletişim hizmetine 5G ile ulaşmak mümkün olabilecek.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir