Tüm Yönleriyle 5G Teknolojisi

Mobil iletişimin en son gelişim aşaması 5G'dir. Bu yeni teknoloji, çok daha yüksek veri kapasitesi ve son derece kısa yanıt süreleri sağlar. Bu, tamamıyla ağ üzerinden bağlantılı bir toplum için yeni uygulama olanaklarının kapılarını açar. İnternet of Things olarak bilinen Nesnelerin İnterneti teknolojisinin hayata geçirilmesi için çok önemli bir atlama taşı olan 5G günümüzde  çok yüksek hızlı internet olarak bilinir.  Bilhassa Bilkent Üniversitesinde görev yapan profesör Erdal Arıkan'ın bu sahadaki çalışmalarının Huawei firmasının literatür taramalarında sergilediği dikkat neticesinde farkedilmesiyle 5G teknolojisi büyük bir hızla küresel teknolojilerde öncü konuma yükselmiştir.  Arıkan polar kodlarla güvenilir veri aktarımının nasıl yapılabileceğini son derece nefis bir şekilde göstererek bu teknolojinin deyim yerindeyse babası olmuştur.  Bu çalışmaların neticesinde Huawei firmasının kendisine duyduğu saygı ve hayranlığın nişanesi olarak tertip ettiği etkinliğin bir videosunu veriyorum:

Süper hızlı 5G mobil iletişim standardı, ağ üzerinden bağlantılı gigabit toplumunun temelidir. Yüksek veri alışverişi gereksinimleri olan uygulamalara özel bir ivme kazandıracaktır. Akıllı bir şehir'de 5G sayesinde trafik sıkışıklığı ve kaza uyarıları ile boş park yerleri gerçek zamanlı olarak sürücülere bildirilebilir. Araçlar birbirleriyle ve mevcut altyapı ile iletişim kurabilir - hızlı ve güvenli veri iletimi, yüksek düzeyde otonom özellikli bir sürüş için itici güçtür. Otomobil için yeni işlevler içeren yazılım güncellemeleri bile mobil iletişim arabirimi aracılığıyla saniyeler içinde gerçekleştirilebilir.

5G Teknolojisinin Gelişim Çizgisi

Bir diğer önemli 5G uygulama alanı da Endüstri 4.0'dır. Ağ bağlantılı değer ve tedarik zincirleri, üretim tesislerinin kapsamlı şekilde sensörler üzerinden izlenmesi ve birbiriyle etkileşime giren robotları ile endüstri 4.0 yüksek performanslı iletişime ciddi ölçekte bağlıdır.

Süper hızlı mobil iletişim sayesinde medya kullanımı da gelecekte daha bireysel, esnek ve çeşitli hale gelecek. Bir konser veya futbol maçında aynı anda birkaç bin kişi mobil internete erişebilir olacak. Etkinliği 4K/8K Super HD kalitesinde ve interaktif olarak farklı açılardan akıllı telefonunuzdan zaman gecikmesi yaşamadan takip edebiliceksiniz. LTE ile karşılaştırıldığında 5G, 100 kat daha fazla veri kapasitesine ve 1000 kattan daha hızlı veri iletimine sahiptir. Neredeyse fark edilmecek kadar ufak gecikme süreleri sayesinde mobil iletişim standardı, ağda ışık hızında tepki oluştururken çok daha az elektrik tüketecektir. Bu etkileyici başarıların temelinde dört yenilik yatıyor.

Şimdiye kadar akıllı telefonlar ve diğer elektronik cihazlar 3 KHz ile 3 GHz arasında dar bir frekans aralığı kullandı. Ancak, hızla artan sayıda mobil ve ağa bağlı aygıtlar bu frekans alanını paylaşıyor - bunun sonucunda veri iletimi giderek yavaşlarken mevcut bağlantılar giderek daha çok arızaya meyilli hale geliyor. Çözüm, 6 GHz'in altındaki frekansları ancak özellikle milimetre dalga aralığına karşılık gelen ve mobil cihazların henüz veri iletmediği 30 ila 300 GHz arasındaki frekansları kullanmaktır. Burada Nesnelerin İnterneti için yeterli bant genişliği mevcuttur. Bununla birlikte, milimetre dalgaların zayıf bir yönleri vardır: taştan yapılmış ev duvarlarına nüfuz etmezler ve ağaçlar veya şiddetli yağmur tarafından emilebilirler.

Mimo Teknolojisi

Milimetre dalga aralığında veri iletiminde ölü noktalardan kaçınmak için, birçok küçük verici istasyon katılımcıların yakınına getirilir. Önceki mobil ağın bir uzantısı olarak hizmet veren küçük bir hücre ağı oluştururlar. Mevcut ağın bu şekilde genişletilmesi, sadece düşük bir iletim gücüne ihtiyaç duyularak yakındaki kullanıcılara ulaşılmasını sağlar. İstasyonlar arasındaki daha kısa mesafeler nedeniyle, cep telefonu veya IoT cihazı her zaman bir sonraki istasyona iyi bir bağlantı kurabilmektedir. Monolitik Mikrodalga Entegre Devreler (MMIC), verilerin 90 GHz'e kadar olan frekanslarda iletilmesine izin verir; pazar şu anda 40 GHz'e kadar olan frekanslara odaklanmaktadır.

MIMO teknolojisine (Çoklu Giriş Çoklu Çıkış) sahip bir iletim sisteminde, veri akışı birkaç verici ve alıcı anten aracılığıyla aktarılır. Bu sinyal alımını iyileştirir, menzili ve genel veri performansını artırır. LTE genellikle en çok sekiz anten öğesini bir araya getirirken, 5G önemli ölçüde daha büyük güç gerektirir: Milimetre dalga teknolojisinde , bir verici veya alıcı istasyonda genellikle birkaç yüz anten kullanılır. Masif MIMO olarak adlandırılan bu optimize edilmiş çoklu anten teknolojisi, mobil ağın kapasitesini kat kat artırır. Bununla birlikte, Tabii ki , Masif MIMO, milimetre dalgaların avantajlarını kullanmak için başka bir teknolojiye ihtiyaç duyar: Sinyaller yalnızca hüzmeleme (beamforming) tekniği ile güvenilir bir şekilde odaklanabilir ve iletilebilir.

Geleneksel antenlerden çıkan sinyaller her yöne düzgün ve aynı şekilde yayılırlar. Sinyaller diğer istasyonlarınkilerle çakışırsa, parazit meydana gelebilir ve sinyal iletimi ciddi şekilde bozulur. Massive MIMO'nun çoklu anten teknolojisi, hüzme oluşturma ile birlikte bu sorunu çözer: Aynı sinyali farklı zamanlarda birden fazla antenle göndererek, verici, istemcinin yaklaşık konumunu tespit eder ve iletim gücünü buna göre ayarlar - İngilizcede beamforming adı verilen hüzmeleme sinyal formu bu şekilde şekillendirilmiş olur. Bir hüzmeleme vericisi böylece farklı yönlerdeki bireysel alıcılara bireysel sinyaller gönderebilmektedir. Bu, menzili artırır, daha istikrarlı bir bağlantı ve daha yüksek iletim hızları sağlar ve radyo parazitlerini azaltır.

Hüzmeleme (Beamforming) Tekniği 

Giderek daha da artan ağa bağlanabilirlikle beraber, veri güvenliğine olan ihtiyaç da artmaktadır. Akıllı evler, ağa bağlı arabalar ve Endüstri 4.0, yetkisiz erişime karşı koruma ve veriler ve süreçlerin güvenliğini gerektirir. Yenilikçi yarı iletken tabanlı güvenlik çözümleriyle, geleceğin 5G mobil ağ yapısını artan sayıda güvenlik tehdidine karşı korumak önem teşkil eder.

5G Teknolojisinin Uygulama Örneklerinden Kesitler

1.

Satış sektöründeki meslektaşlarımızla bir toplantı yapıyoruz ve yine bu durum akşam geç saatlere kadar sürdü diyelim. Firdevs hanım evine giderken gece şehir merkezinden arabasıyla geçiyor olsun. "Neyse ki, bu saatlerde genellikle trafiğin yoğun olduğu saatlerde olduğu gibi ciddi ölçekte bir trafik sıkışıklığı yok," diye düşünüyor kendisi. Akşamın erken saatlerinde şehrin kuzeyinden güney bölgesindeki dairesine gitmek hızlıca bir saatten fazla sürebilir.

Akşam geç saatlerde eve dönmenin dezavantajı: Sokaklarda neredeyse hiç boş park yeri bulunmamaktadır . Ama Firdevs hanım bunun için endişelenmiyor. Yaşadığı muhit bir pilot projenin parçasıdır. Sokak lambaları radar sensörleri ve kablosuz haberleşme çipleri ile donatılmıştır. Yakındaki park yerlerinin boş olup olmadığını tanırlar ve bu bilgiyi mobil ağ üzerinden merkezi bir sunucuya iletirler.

İlgili uygulama Firdevs hanımın aracında da yüklenmiş durumdadır. Bu uygulama hangi park aydınlatma direklerinin altında ücretsiz park yeri olduğu bilgisini navigasyon sistemi aracılığıyla gösterebilir. Firdevs hanımın gerçekten uzun uzun park yeri araması gerekmiyor : Dairesinden sadece 150 metre uzağa park etme imkanına sahip oluyor. "Gerçek bir rahatlık” diye geçiyor Firdevs hanımın aklından kendisi otomobilini park ederken. "Bu teknoloji zamandan ve yakıttan tasarruf sağlıyor. Ve üçüncü kez sokaktan geçtiğinizde komşuları rahatsız etmiyorsunuz.”

2.

Tahsin bey de arabasını bir park yerine doğru sürüyor olsun. Aracını daha birkaç ay önce kiralamıştır ve sürüş alanında yakası açılmamış fırsatları konusunda hevesli bir ruh hali içerisinde. Araç trafik sıkışıklığı durumunda tamamen otonom sürüş yapabilmektedir. "Tekerlekleri üzerinde ilerleyen bir bilgisayar," diye geçiriyor aklından otomobili kiralayan kişi aracın tüm işlevlerini kendisine açıkladıktan sonra.

Aracın motorunu durdurduğunda ekranda bir mesaj beliriyor : Araç üreticisi ona, sürüşü daha güvenli ve daha konforlu hale getiren bir dizi yeni fonksiyon içeren yeni bir yazılım güncellemesi sunuyor. Bunun için arabasının artık servise gitmesine bile gerek yok. Cep telefonuna benzer şekilde, söz konusu güncellemeyi araçtaki bir cep telefonu arabirimi -Telematik Ünitesi ismi verilen donanım-aracılığıyla başlatabiliyor. Güvenlik çipleri, araca yalnızca yetkili servis sağlayıcının erişebilmesini sağlamakta.

Hızlı 5G ağı sayesinde, yeni yazılım sürümlerinin yüklenmesi ve kurulumu 20 dakikadan fazla süre almayacaktır. Tahsin bey’in ertesi sabaha kadar arabaya ihtiyacı olmayacağı için güncellemeyi onaylıyor. Güncelleme o anda yüklenirken kendisi inip aracının kapılarını kilitliyor. Güncel kullanım kılavuzu birkaç saniye içinde otomatik olarak doğrudan akıllı telefonuna yüklendi. Bu, ona yeni işlevler hakkında hemen bilgi edinme fırsatı sunuyor. Yarın sabah arabasının genişletilmiş işlevselliğini kullanabilir.

Pas, serbest durumdaki santrfora tam zamanında ulaşıyor. Santrafor topu alıyor ve direk şutunu çekiyor. Gol!!! 70.000'den fazla seyirci sevinç içinde. Mücahit Saran ve oğlu Türkay tribünde oturuyorlar. Her zamanki gibi, Türkay akıllı telefonunu elinde tutuyor. Sahada olup biteni takip ederken bir yandan da ekrana bakmaya devam ediyor. Büyük bir ulusal TV kanalı, maçı internetten canlı yayınlıyor.

3.

Türkay oyunu hem sahada izleyerek hem de mücadeleyi farklı kamera açılarından gösteren cep telefonu vasıtasıyla deneyimliyor. Üstelik neredeyse hiç zaman gecikmesi olmadan. Hızlı 5G ağı bunu mümkün kılar. Türkay'ın kulağında küçük bir kablosuz hoparlör bile var ve aynı anda yayıncının yorumlarını duyabiliyor.

Mücahit bey stadyumdaki atmosferin tadını çıkarmayı tercih ediyor. Etrafına bakınıyor. Birçok izleyici akıllı telefonlarının yardımıyla futbol maçını iki kez izliyor adeta. Bu uygulama artık büyük çaplı etkinliklerde gerçek bir trend haline dönüşüyor . Mücahit bey "Birkaç bin kişi burada aynı anda veri trafiğinde bir darboğaz olmadan mobil internete erişebiliyor." olması olağanüstü bir durum..