Kablosuz Genişbant Erişim Teknolojileri

Son yıllarda yüksek hızda veri iletimine (internet ve mobil uygulamalar vb) imkan tanıyan erişim teknolojilerinin önemi giderek artmaktadır. Kimi otoriteler imkan tanıdıkları yüksek hızda veri iletimi üzerine mobil ses iletiminin de sorunsuz bir şekilde inşaa edilmesiyle birlikte; WiMAX ve ötesi genişbant erişim teknolojilerinin telekomünikasyon sektörünün geleceğini belirleyebileceğini düşünmektedir.

Bu yazıda kullanıcılara kablosuz haberleşme imkanı sağlayan önemli bazı genişbant erişim teknolojilerine değinilmektedir.

Wi-Fi: Wireless Fidelity (Kablosuz sadakat) kelimelerinin kısaltması olan Wi-Fi, WLAN (Wireless Local Area Network), 802.11 standardıdır. Kablosuz bağlantı gibi anlamlarda kullanılan Wi-Fi, içinde büyük firmaların bulunduğu WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) adlı bir birliğin sahibi olduğu bir markadır. WECA, 2003 yılında Wi-Fi adını almıştır. Bugün Wi-Fi artık bir marka olarak değil kablosuz ağlar için genel bir ifade olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

IEEE tarafından standartları belirlenen 802.11 kablosuz iletişim protokolü zaman içerisinde bazı değişikliklere uğramıştır. 802.11 standardının önce 2,4 GHz frekansında, 11 Mbps hızında iletişime izin veren 802.11b adlı versiyonu, hemen arkasından 5 GHz’lik çalışma frekansı ile 802.11b’den tam 5 kat daha hızlı ve 54 Mbps’lik veri aktarım hızına ulaşabilen ancak çok fazla kullanım alanı bulamayan 802.11a standardı, ardından da 54 Mbps hızında iletişime izin veren ve 2,4 GHz frekansında çalışan 802.11g versiyonu kullanılmaya başlandı. 802.11a ve 802.11g standartlarındaki gelişimin önümüzdeki yıllarda, veri hızının önceleri 108 Mbps ve ardından da 320 Mbps değerlerine ulaşmasına imkân tanıyacağı tahmin edilmektedir.

Mobil olmaktan ziyade taşınabilir teknolojileri destekleyen bu WLAN teknolojileri genişbant erişimini etkin olarak 200-300 m. gibi lokal alanlara taşıyabilmektedir. Diğer telekomünikasyon şebekeleri ile irtibatlı olmayan ve lokal alanlarda kullanılan Wi-Fi şebekelerinin kullandığı frekans aralıkları bir lisansa tabi tutulmamaktadır.

Ancak, sağladıkları hücre boyutunun küçük olması bu sistemin kırsal alanlarda kurulumunu çok da anlamlı kılmamaktadır. Bu yüzden tek başına kurulumu yapılan bir teknoloji olmaktan ziyade WiMAX, xDSL ve VSAT gibi teknolojiler ile bağlantısı olan bir sistem özelliğinde kullanmak avantaj sağlayabilmektedir.

ZigBee: Henüz yeni bir teknoloji olan ZigBee; IEEE802.15.4 altyapısında ve standart sarmal ağlar ile uygulama profilleri kullanılarak kurulan kısa mesafe kablosuz ağ standardı olarak tanımlanabilir. Güvenirliği, düşük maliyeti, ve enerji tasarrufu gibi avantajları göz önüne alındığında ZigBee, PC girdi aygıtları gibi sensör ve yönetim ürünlerinin kablosuz bağlantıları için kullanılabilmektedir. ZigBee, kablosuz iletişim kanallarının otomatik olarak aranmasına ve çok sayıda kablosuz ağın bir arada var olmasına imkân tanımaktadır.

ZigBee teknolojisi ürünleri, dünya çapında kullanıma açık olan 2,4 GHz frekans bandını kullanmaktadır. Buna ek olarak, Amerika kıtasında 915 MHz ve Avrupa’da 868 MHz de kullanılabilmektedir. 2,4 GHz frekansında on kanal ile 250 kbps, 915 MHz frekansında altı kanal ile 40 kbps ve 868 MHz frekansında bir kanal ile 20 kbps hızlarına erişilebilmektedir. Ürünlerin erişim mesafesi iletim gücü ve çevre etkilerine bağlı olarak 10 ile 75 metre arasında değişmektedir.

Dosyaların akışına bağlı olarak ZigBee aygıtları derin uykuya dalarak enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu sayede saatler süren uyku devreleriyle birlikte bataryanın kullanım süresi, ideal bağlantı tekniği ile birlikte aylarca (hatta 1 yıla kadar) dayanabilmektedir. 2006 yılının sonuna kadar dünya çapında 80 milyon kişisel kullanım olabileceği tahmin edilmektedir.

UWB: UWB (Ultra Wide Band) tekniği ev ağlarında geniş bant iletişimi sırasında kullanılan Wi-Fi’nin açıklarını doldurmaktadır. UWB hizmeti örneğin video kamera, televizyon ve bilgisayar gibi aygıtlar arasında hareketli görüntülerin kablosuz olarak aktarılması için kullanılmaktadır.

UWB tekniği 480 Mbps gibi son derece yüksek hızlara kadar video yayınlarını aktarabilmektedir. UWB standardının 2008 yılına kadar ortalama yüzde 400 oranında büyüyeceği tahmin edilmektedir. Bu nedenle, UWB üzerine AR-GE çalışmalarına halen devam edilmektedir.

Bluetooth: Bluetooth kablo bağlantısını ortadan kaldıran kısa mesafe Radyo Frekansı (RF) teknolojisinin adıdır. Bluetooth, bilgisayar, çevre birimleri ve diğer cihazların birbirleri ile kablo bağlantısı olmadan görüş hattı doğrultusu dışında bile olsalar haberleşmelerine olanak sağlar. Bluetooth teknolojisi 2.4 GHz frekans bandında çalışmakta olup, ses ve veri iletimi yapabilmektedir. 721 Kbps’ye kadar veri aktarabilen Bluetooth destekli cihazların etkin olduğu mesafe yaklaşık 10 metredir.

· Bluetooth telsiz teknolojisi cihazlar arasında senkronizasyon sağlamak ve veri aktarmak amacı ile kullanılabilmektedir. Bluetooth teknolojisi, mobil telefonları kullanılarak masaüstü ve mobil cihazların ağlara veya internete bağlanmasına ve dosya alışverişi yapılmasına olanak sağlar. Bluetooth, ofis içi telsiz bağlantıları için yüksek performanslı, uygun ve düşük maliyetli bir çözüm sunmaktadır.

· Bluetooth cihazları nerede olursa olsunlar 10 metrelik bir alan içinde otomatik olarak birbirleri ile veri aktarma işlemlerini yaparlar. Örneğin Bluetooth arabirimi bulunan masaüstü bilgisayarı ile el bilgisayarı kullanıcı ofis içinde başka bir işle uğraşırken otomatik olarak birbirleri ile bilgi alışverişini başlatırlar ve bu alışverişi gün boyu yenileyerek sürdürebilirler.

· Bluetooth kablo karmaşasına son verir. Bluetooth kablo yerine RF ile bağlantı sağladığından cihazların bağlantısı için kabloya gerek kalmaz. Kablo bağlantısından kaynaklanan problemler ortadan kalkar. Ayrıca seyahat ederken bağlantı kablolarının taşınması gerekmez.

· Bluetooth esneklik demektir. 1 metrelik bir alan içinde tüm Bluetooth cihazları birbirleri ile radyo bağlantısı kurar.

· Bluetooth küresel bir çözümdür. Dünyadaki tüm ülkelerin %95’i Bluetooth 2.4 GHz geniş spektrum bandını desteklemektedir.

· GSTE (Genişbant Sabit Telsiz Erişim)

Bu teknoloji yerel kullanıcının yaşadığı yer (hane) ile yerel santral (baz istasyonu) arasında, haberleşme kanalı olarak elektronik dalgaların kullanıldığı bir telekomünikasyon hizmetidir. Uygulamada her kullanıcının baz istasyonu ile veri alışverişi sağlamak üzere bir sabit alıcı-vericisi bulunur. Kullanılan frekansa bağlı olarak bant genişliği ile haberleşme mesafesi ters orantılı olarak değişir.

• Lokal bir telsiz erişim sistemi ile bağlantılı olan düşük maliyetli ve düşük mikrodalga antenleri ile Sabit Telsiz Erişim Sistemleri, toprağı kazarak bakır kablo döşemekten çok daha az maliyetli sistemlerdir.
• Düşük maliyeti ve etkinliği sayesinde mevcut telekomünikasyon şebekeleri ile bağlantılı olarak yerel ağ teknolojileri olarak kullanılabilir.
• LOS (Line of Sight) alanı içerisinde yer aldığı müddetçe engebeli arazilerde kurulumu maliyet avantajları sağlamaktadır.

GSTE teknolojileri genel olarak üçe ayrılmaktadır[1]:

1– LMDS (Local Multi-point Distribution Services): Avrupa’da 26 GHz, ABD’de ise 28-32 GHz frekansları kullanılır. LMDS özellikle nüfus yoğunluğunun yüksek olduğu ve ilave yeni kablo altyapısı inşasının zor ve pahalı olduğu kentsel alanlarda tamamlayıcı bir erişim altyapısı olarak kullanılabilir. Tek noktadan çok noktaya veri gönderme hızı 40 Mbps olup, bu hız en fazla 2 Gbps’a çıkarılabilir. Bu bant genişliği kullanılan ekipmanlar ile o bölgedeki aboneler tarafından paylaşılır. Bölgeler arasındaki mesafe 4 km ile sınırlıdır.

2- MMDS (Multi-point Distribution Services): Avrupa’da 3,5 GHz, ABD’de ise 2-3 GHz frekansları kullanılmakta olup, LMDS’e kıyasla enterferans olasılığı daha azdır. 48 km mesafeye kadar mesaj alınıp gönderilebilir. Fakat MMDS daha yavaş olup her bir kanaldan 10-20 Mbps’lık veri gönderme imkanı tanır. Bu bant genişliği o anda sistemi kullananlar tarafından paylaşılırlar. Dolayısıyla daha çok dar bant hizmetlerin yerel kullanıcıya sunulmasında faydalanılabilir.

3– 32 GHz ve 40 GHz frekanslarına dayalı sistemler: LMDS ve MMDS dışında Almanya gibi bazı ülkelerde 32 GHz ve 40 GHz frekanslarına dayalı sistemler bulunmaktadır. Bunlar ile kısa mesafelerde (1-2 km) yüksek bant genişliği sağlanmaktadır. Ancak, enterferans olasılığı yüksek olup, hava koşulları iletişime etki edebilmektedir.

Genişbant hizmetlerin yaygınlaşması ile yüksek hıza ihtiyacın artması, kıt kaynaklara dayalı bu teknolojiyi kablolu teknolojilerin tamamlayıcısı haline getirmektedir.

· WiMAX[2]

WiMAX; IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) tarafından geliştirilen standartlardan 802 serisinin bir üyesi olup, IEEE 802.16 standardını temel alan bir kablosuz genişbant erişim teknolojisidir. 2001 yılında geliştirilen ilk IEEE 802.16 standardı 10-66 GHz frekans aralığı için tasarlanmışken, 2003 yılının ocak ayında 2-11 GHz frekans aralığını kapsayacak şekilde değiştirilerek IEEE 802.16a olarak adlandırılmış ve görüş hattı olmayan (NLOS) kullanım ihtiyaçlarına cevap verecek özelliğe kavuşturulmuştur. IEEE 802.16 standardındaki son değişiklikler 2004 yılının Haziran ayında IEEE 802.16-2004 standardı adı altında onaylanmış ve bu standart ile 802.16a, 802.16c ve ilk 802.16-2001 versiyonu kullanımdan kalkmıştır. IEEE 802.16-2004 standardı sadece sabit sistemlere yöneliktir. Mobilite bileşenlerini ve özelliğini getirecek olan IEEE 802.16e standardına yönelik çalışmalar ise 2005 yılı içinde tamamlanarak, 07/12/2005 tarihinde IEEE 802.16-2005 standardı adı altında onaylanmıştır. Teorik olarak IEEE 802.16-2004 standardı görüş hattı gerektirmeden 50 km’ye kadar 75 Mbps’lik iletim hızını mümkün kılmak üzere ve IEEE 802.16-2005 standardı 6-7 km çapındaki bir kapsama alanı içerisinde 120 km/h hızla giden kullanıcılara hizmet sunabilecek şekilde dizayn edilmektedir.

WiMAX ile 2-66 GHz bantları arasında, uygulamalarda daha ziyade 2.5 GHz, 3.5 GHz ve 5.8 GHz’in kullanımı ile IP tabanlı şebekeler üzerinden yüksek hızlarla uzak mesafelere noktadan noktaya ve noktadan çok noktaya (LoS-Line of Sight) ve/veya kapsama alanı içerisinde herhangi bir noktaya (NLoS-Non Line of Sight) ses, veri ve görüntünün iletimini yapmak mümkündür.

Bu noktada WiMAX’ın kablosuz hizmet sağladığı LoS ve NLoS uygulamalarını aşağıdaki şekilde açıklamak mümkündür:

1 Birincisi görüş hattının olduğu LoS hizmet şeklidir. Burada bir çatıdan ya da direkten doğrudan WiMAX kulesini gören sabit bir anten bulunmaktadır. Görüş hattı içindeki bağlantı daha güçlü ve daha dayanıklıdır.

2 İkincisi ise görüş hattının olmadığı NLoS hizmet şeklidir. Bu modda, WiMAX daha düşük bir frekans (2 GHz-11GHz) kullanır. Daha düşük frekans bandındaki iletimler fiziksel engeller tarafından kolayca aksatılamamaktadır. Bu bantlardaki iletimler engellerin etrafından kırılarak ya da eğilerek yayılabilmektedir (Multipath özelliği).

WiMAX teknolojisi, Wi-Fi ile benzer bir çalışma prensibine sahiptir. Bununla birlikte WiMAX daha yüksek hızlarda, daha uzak mesafelerde ve daha fazla kullanıcıya hizmet verebilmektedir. WiMAX kırsal alanlar, şehir merkezlerine hizmet götürülebilmekte (Şekil-1) ya da genişbant internet erişimine ihtiyaç duyulan herhangi bir bölgeye kablo çekilmesindeki zorluktan doğan ihtiyaçları büyük ölçüde giderme potansiyeline sahiptir.

Şekil-1: WiMAX standartları ve uygulamaları

IEEE 802.16-2004 standardı kapsamındaki WiMAX cihazlarının standartlara uygunluk ve sertifikasyon çalışmaları 2005 yılının Temmuz ayında başlamış olup, 2005 yılı sonu itibariyle de tamamlanmış ve 2006 yılının ilk çeyreğinde bu cihazların seri üretimlerinin yapılarak, işletmeci ve kullanıcılar tarafından temin edilebileceği değerlendirilmektedir. IEEE 802.16-2005 standardı kapsamındaki WiMAX cihazlarının ise 2007 yılından sonra pazara girmesi beklenmektedir.

Kurulması kolay ve ucuz olan WiMAX şebeke yatırımları batık maliyetlerle ifade edilir ve şebekeye yeni kullanıcılar katıldıkça WiMAX şebekeleri hızlı ve kolay bir şekilde büyüme potansiyeline sahiptir. Ayrıca, WiMAX’in frekans spektrumu maliyetleri IMT-2000 sistemlerine göre çok düşük kalmaktadır. Mevcut 2G ve 2,5G teknolojileri sesin yanı sıra düşük hızda veri iletimine imkan vermektedir. Daha yüksek hızlar için WiMAX gibi IP tabanlı teknolojilerin kullanımı gerekli olabilmektedir. Bu sebeplerden, gelişmekte olan ülkelerin göçebe uygulamalarda WiMAX gibi yüksek hızlı teknolojileri tercih edebileceği değerlendirmesini yapmak gerçekçi bir yaklaşım olacaktır.

WiMAX teknolojisinin; değişik frekanslarda çalışabilme, 1.5 MHz’ten 20 MHz’e kadar kanal genişliği, hızlı internet sağlama imkanı, kurulum maliyetinin düşük olması, sabit uygulamalarının yanı sıra, göçebe ve mobil özelliğinin bulunması, standart uyumluluğu ve değişik cihazların birbiri ile çalışabilirliği vb. bir çok avantajı bulunmaktadır.

· WRAN[3]

Kablosuz bölgesel alan ağı (WRAN, Wireless Regional Area Network) IEEE 802.22 standardında, kırsal ve uzak bölgelerdeki kullanıcılara internet ve multimedya (çoklu ortam) hizmetlerine erişim sağlamak amacıyla tasarlanmış bir kablosuz genişbant teknolojisidir. Mobil telekomünikasyon teknolojisi ve diğer kablosuz şebekelere oranla çok hızlı veri iletimi sağlamaktadır. WRAN 6 MHz frekans bant genişliği (kanal), 1.5 Mbps hız özelliği ile her kanalda 600 kullanıcının hizmet alabileceği bir teknolojidir. Standardın Ocak 2008’de tamamlanması beklenmektedir.

Kapsama alanı çok geniştir. WRAN çalışma grubu, TV yayın hizmetleri frekansında çalışan ve hava arabirim frekansını enterfere etmeyen bu teknoloji kapsamında; lisanstan muaf cihazlar vasıtası ile kavramsal radyo (telsiz) temelli bir standart geliştirmek için çalışmalarını yürütmektedir. Henüz gelişme evresinde olan WRAN büyüyen kablosuz erişim ağına en son eklenen gelişmedir.

WRAN platformunun birçok avantajı olacağı düşünülmektedir. Bunlardan bazıları aşağıda sıralanmaktadır:

§ VHF ve düşük UHF frekans bandının kullanımı (54–862 MHz) kullanılmayan TV kanallarının kullanımı,

§ Kıt kaynak olan spektrumun etkin
kullanımı,

§ Hizmetin verileceği spektrumun, harmonize bant kapsamında değerlendirilmesi,

§ Kapsama alanının geniş olması,

§ Hızlı ve basit kurulum.

[1] Ardıyok, Ş., 2004, Yerel Telekomünikasyon Hizmetlerinde Rekabet, Rekabet Kurumu, Ankara.

[2] Kurt, A., 2006, Genişbant Telsiz Erişim Hizmeti Yetkilendirmesi Çalışmaları ve WiMAX Teknolojisi, Bilgi Notu, Telekomünikasyon Kurumu, Ankara.

[3] http://www.viodi.com/newsletter/050302/article1.htm

Levent ÇANKAYA