Yeni nesil mobil internet teknolojisi 5G, tahminlere göre Güney Kore'de 2020 yılından itibaren kullanılmaya başlanacak. Daha önceki mobil veri teknolojilerinde gördüğümüz geçiş dönemine baktığımızda, 5G'nin global olarak gelişmiş ülkelerde kullanılmaya başlanması ve sistemin stabil bir hale getirilmesinin ise 2022 yılı gibi gerçekleşeceği öngörülüyor. Fakat bu teknolojiye alışamadan Koronavirüs (Covid-19) ile birlikte 5G tartışmaları başladı. Peki gerçekten 5G ve Koronavirüs arasında bağlantı var mı?
Önümüzde 5G için çok kısa olmayan bir süre var. Global olarak kullanılmaya devam eden 4G / LTE teknolojilerine göre 5G, nesnelerin internetine ne gibi katkılarda bulunacak?
5G, neler vaat ediyor?
Mühendisler, 5G'nin tam olarak hazır hale geldiğinde günümüzdeki hücresel bağlantı sistemlerine göre 1000 kat daha fazla mobil veriyi yönetebileceğini belirtiyorlar. Ayrıca satış makineleri, arabalar, ev eşyaları gibi hem sabit hem de haraketli sistemleri birbirine bağlamada dev bir iskelet görevi göreceği tahmin ediliyor. Genel olarak ekonomistler ve mühendisler bu gelişmelerin ekonomik devrimler yaratacağını öne sürüyor. Bunu mümkün kılacak olan ise yeni teknolojiler, yeni mimariler ve yeni donanımlar olacak. Lancaster Üniversitesindeki bir araştırma ekibi ve Çin’deki Southwest Jiaotong Üniversitesinden bir araştırma ekibi son gelişmelere bakarak, 5G’nin gelecekteki ihtiyaçları ile ilgili bir makale yayınladılar. Biz de bu makale ışığında 5G ve nesnelerin internetine ışık tutmaya çalışıyoruz.
Peki neden 5G'ye bu kadar ihtiyaç duyuyoruz?
İlk çıktığı 2010 - 2011 yıllarındaki hızını neredeyse 3'e katlayan 4G / LTE teknolojisi, yapılan geliştirmelerle bazı bölgelerde 450 Mbps hızlarını görebilecek seviyeye getirildi. Fakat buradaki kilit nokta, "bazı bölgelerde" tabiri. İngiltere'nin Wembley Stadyum'unda kurulan bir düzenekle, deneysel olarak 450 Mbps gibi hızlar, LTE-A destekli cihazların konuşturulmasıyla elde edilebiliyor. Fakat normal hayatta bu hızların çok uzağındayız.
Evet 3G'ye göre 4G oldukça hızlı. Fakat engebeli arazilerde çekim problemi, bağlantı hızının mesafe uzadıkça düşmesi ve doğrudan 4G'den 3G'ye otomatik olarak düşmesi gibi problemler tüm dünyada yaşanıyor. 4G, 3G’nin sorunlarını tam olarak çözemedi ve olağanüstü bir başarı gösteremedi. 3G'ye yaklaşık 5 sene önce geçen ülkemizdeki baz istasyonlarının sadece yüzde 60'ı tam olarak 3G'yi destekliyor. Baz istasyonlarının yüzde 40'ı hala 2G ile yoluna devam ediyor. 3G'nin 2G'ye düştüğü bölgelere 4G getirildiğinde de düşüşler yaşanmaya devam edecektir.
5G'deki en önemli geliştirmeler neler?
5G ile birlikte veri iletim hızında büyük bir artış, uçtan uca bağlantıda yaşanan gecikmenin azalması ve kapsamanın iyileştirildiğini görüyoruz. Bunlar, özellikle nesnelerin interneti için en önemli artılar. Böylece en uç noktadaki cihazları bile internete bağlayabilecek ve o cihazlardaki verileri yüksek hızla alabileceğiz. Önemi her geçen gün artan büyük veri için yararını bir düşünsenize. Önemli konulardan biri de sürücüsüz arabalar ve akıllı ulaşım. Bu tür senaryolarda düşük gecikme hızı çok önemlidir. Başka bir örnekte de etkileşimli mobil oyunları görüyoruz. Bu oyunlar veri aktarımına açlar ve ne yazık ki 4G bunları tam olarak desteklemiyor.
Peki 5G bu kadar cihazla nasıl başa çıkacak?
Önceki 1G-4G sistemleri OFDMA (Orthogonal frequency-division multiple Access) sistemine dayanıyor. Örneğin 2G’yi ele aldığımızda, bir saniyeyi kısa süreliğine birden çok zaman dilimine bölüyoruz ve sonra belirli bir zaman dilimini bir kullanıcıya atıyoruz. Ancak başka bir kullanıcı diğer bir kullanıcıya atanmış kanala erişemiyor. Dolayısıyla böyle bir yapı nesnelerin interneti kavramını ve bilincini desteklemekte zorlanıyor. Bu yüzden OFDMA, 5G için işe yaramayacak. Şu anda devam eden bir araştırma ile NOMA (Non- Orthogonal Multiple Access) üzerinde çalışılıyor. Bu sistem, birden çok kullanıcıyı aynı bantgenişliği kanallarına koyarak yürütüyor ve sistemler arası iletişim ile son kullanıcıya adil olma konusunda devrim yaratabilir.
Elbette ki birden çok kullanıcıyı aynı kanala yerleştirmek, çakışmalara ve dolayısıyla bazı kullanıcıların düşük veri miktarı almasına sebep oluyor. Ancak ilginç bir şekilde nesnelerin internetine baktığınızda, çok fazla miktarda cihazın aralıklı olarak gerçekleştirdiği bağlantılarda oldukça düşük bantgenişliği ihtiyacı olduğunu görüyoruz. Örneğin araç takip sistemlerinde bulunan cihazların sürekli olarak araç ve konum bilgilerini göndermesi gerekiyor. Ancak bu verileri gönderirken kullanılan bantgenişliğinin çok küçük olduğunu görüyoruz.
5G, frekans yetersizliği sorununu nasıl çözecek?
Bu sorunu çözmek için birden çok teknolojinin birlikte kullanılmasına ihtiyacımız var. Birinci yol, var olan RF bantlarının verimliliğini arttırmak. Bu durumda NOMA, büyük miktarlarda MIMO, CRAN gibi teknolojileri birlikte kullanabiliriz. Diğer bir yol ise, 60 GHz veya 90 GHz gibi iletişim için daha çok bant genişliğinin olduğu milimetrelik dalga boylarına gitmek. Tabi ki burada da karşımıza bazı sorunlar çıkıyor. Örneğin frekans arttıkça atmosferin zayıflatma etkisi artıyor, dolayısıyla uzun mesafe aktarımları mümkün olmuyor. Buna ek olarak gölgeleme sorunları da ortaya çıkıyor. Verici ve alıcının doğrudan birbirini görmesi gerekiyor. Bu durum birden çok anten ile çözülebilir, yani bir hattın görüşü kesilse de, bu hat başka antenler üzerinden desteklenebilir. Ayrıca belirtmekte fayda var, kısa dalgalar nesnelerin interneti açısından oldukça umut vaat eden kullanımlar sunuyor.
Gelecek adımlar neler?
5G için gelişim takvimi henüz tam olarak netleşmedi. Bu konudaki beklenti, resmi tartışmaların ve standartların belirlenmesinin gelecek yıl başlaması ve ticari kullanıma sunulmasının da 2020 yılında gerçekleşmesi yönünde. Şu anda hem endüstri hem de akademik alan hangi teknolojilerin kullanılıp hangilerinin kullanılmaması gerektiğini belirlemeye çalışıyor.
Bunları okuyanalar, bunları da okudu;
Nesnelerin İnterneti, Güvenliğimizi Tehdit Ediyor Mu?
Bilgisayarlar Tarihe mi Karışıyor?
Nesnelerin İnterneti Nasıl Doğdu?
