1.nesil (1G) analog teknoloji ile başlayan insanlığın mobil haberleşme serüveni, zaman paylaşımlı (time division – TDMA) bir teknoloji olan ve 2. nesil (2G) olarak adlandırılan ses temelli GSM ile günümüze kadar devam etmektedir. Sesin yanında veri iletim ihtiyacını da karşılamak üzere geliştirilen kod paylaşımlı (code division – CDMA) bir teknoloji olan ve 3. nesil (3G) olarak adlandırılan UMTS ise varlığını tüm etkinliği ile sürdürmeye devam etmektedir.
Özellikle son 5 yıl içinde mobil veri trafiğinin olağan üstü bir hızla artması nedeniyle mevcut 3G teknolojisinin sürekli geliştirilmesine rağmen (release 4’den release 7’ye) bu teknolojide limitlere yaklaşılmış olup bir teknolojik evrim ihtiyacı ortaya çıkmıştır.
ETSI gibi standart kurumları, cihaz ve ekipman üreticileri ile servis sağlayıcıların bir koalisyonu gibi faaliyet gösteren 3GPP tarafından yayınlanan mobil haberleşme standartlarının 8. versiyonu (Release 8) ile OFDM temelli bir teknoloji olan LTE (Long Term Evalution) dönemi başlamıştır. Yeni bir teknoloji olmasına rağmen mobil haberleşme standartlarının 8. ve 9. versiyonlarına göre geliştirilen LTE, sağladığı performans nedeniyle 3+ nesil (3,5 G) olarak kabul edilmektedir.
Mobil haberleşme standartlarının 10. versiyonu (Release 10) ve sonrasına göre geliştirilen ve “Gelişmiş LTE” (LTE Advanced) olarak adlandırılan teknolojiler ise ile 4. nesil (4G) Mobil Haberleşme Teknolojisi olarak anılmaktadır.
Dünya Telekomunikasyon Birliği ITU tarafından “IMT Advanced” olarak tanımlanan Mobil hücresel sistemlerin 4. nesli (4G), OFDM temelli olup bugüne kadar WiMAX ve LTE olmak üzere iki ayrı ticari uygulaması söz konusudur.
5 yıl gibi bir süredir pazarda olmasına rağmen gerek teknoloji ve gerekse iş modeli olarak yeterince gelişip kabul görmemesi nedeniyle WiMAX (802.16x)’ın daha fazla devam etmeyeceği aşikardır. Önümüzdeki 20 yılın teknolojisi olarak kabul edilen LTE-A’nin ise 2015 yılından itibaren hızla 3G şebekelerinin yerini alması beklenmektedir.
LTE’nin temelini oluşturan OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), en gelişmiş frekans bölmeli çoğullama tabanlı sayısal bir modülasyon tekniğidir. Bu teknikte iletilecek olan veri, kanal koşullarına göre seçilen birden çok düşük taşıyıcı ile kodlanarak iletildiğinden, yüksek performansın yanı sıra, maliyet etkin çözümler oluşturulabilmektedir.
4G ile birlikte mobil haberleşmede bugün yeterince tatminkâr olmayan bazı yeni uygulamalar (HD kalitesinde görüntü aktarımı gibi) mümkün hale getirecek, ses hizmetlerinin IP temelli (VoLTE) olması buna ilişkin maliyetleri önemli ölçüde düşürecek ve 4G ile daha ucuza konuşmak mümkün olacak.
OFDM temelli olan 4G teknolojisi CDMA temelli olan 3G teknolojisine göre frekans spektrumunu daha etkin kullanıyor. Uçtan uca tamamen IP temelli olan 4G, 3G’ye göre çok daha yüksek hızlarda (hareketli olarak 100 Mb/s, sabit durumda 1000 Mb/s) veri iletimi sağlıyor. Ayrıca 4G ile 450 Mhz’den 3,5 Ghz’e kadar olan çok geniş bir spektrumda frekans kullanmak mümkün olacak. 3G’de ses ve veri için ayrı şebeke katmanları söz konusu iken 4G’de tüm hizmet türleri için IP temelli tek şebeke yeterli oluyor. Dolayısıyla 3G ve 4G şebeke topolojileri tamamen farklı olacak.
Uçtan uca IP tabanlı bir veri şebekesi olan LTE haberleşme altyapısı, baz istasyonlarından (NodeB) oluşan radyo erişim şebekesi (LTE Radio Network), veri paket merkezi sistemi (LTE Evolved Packet Core System), işletmeci merkezi kontrol birimleri (Operator’s Core) ve IP tabanlı işletmesi merkezi servis platformu (IMS-IP Multimedia Subsystem) olmak üzere a ana yapıdan oluşmaktadır.
Kullanıcıların ekipmanları (terminal cihazları) ile şebekeye erişimi için hava arayüzü (air interface) oluşturan baz istasyonları, aynı zamanda Radyo kaynağını yönetir (radio resource management) ve şebekenin en temel unsurudur. Kapsanacak yerin büyüklüğü ve niteliğine bağlı olarak fonksiyonları aynı kalmak üzere büyüklük ve kapasiteleri değişebilen baz istasyonları, büyüklüklerine göre faklı isimlendirilirler.
Düşük trafik yoğunluklu çok geniş alanların ve otoyolların kapsanması için kullanılan ve 10 km’nin üzerinde bir mesafeye kapsama sağlayan baz istasyonları Macrocell, yüksek trafik yoğunluklu şehir merkezlerinin kapsaması için kullanılan ve 1-2 km’ye kadar mesafede kapsama sağlayan baz istasyonları ise Microcell olarak adlandırılırlar.
Bunların yanında 200 metreye kadar mesafede kapsama sağlayan ve alışveriş merkezleri, tren istasyonları, büyük ofis alanları vb. yerlerin kapsanması ve yoğunluktan oluşan trafik kapasitesini arttırmak için kullanılan baz istasyonlarına Picocell, ev ve ofis gibi çok küçük alanların kapsanması için 10 metreye kadar kapsama sağlayan ve kapsamandan ziyade şebeke trafiğini havadan kabloya indirmeyi (data off-loading) amaçlayan cihazlara ise Femtocell denmektedir. Femtocellerin fonksiyon ve kabiliyetleri diğerlerine göre oldukça kısıtlıdır.
Veri iletim ve yönetimi ile kontrol birimlerinden oluşan merkezi birimler her LTE altyapısında birbirinin benzeri, farklı üreticilerin baz istasyonları (NodeB) ile çalışabilir nitelikte ve standart olmak zorundadır. Merkezi servis platformları (IMS) ise işletmecilerin verecekleri hizmet türlerine göre farklılık gösterebilirler.
CISCO tarafından yapılan çalışmalara göre 2G şebekeleri giderek azalan varlığını 2020’ye kadar sürdürebilirken 3G şebekelerinin giderek artan etkinliğinin 2020’lerden sonra da devam edeceği tahmin edilmektedir. 2012’de yaygınlaşmaya başlayan 3+G LTE ise 2015’den itibaren 4G LTE-Adv halini alarak ve giderek yaygınlaşıp 2030’lara kadar varlığını sürdürmeye devam edecektir.
4G (LTE-A) ile hedeflenen veri iletim hızına erişilebilmesi için oldukça geniş bir frekans bandının kullanımına ihtiyaç vardır. İdeal durumda 1 GByte veri iletimi için 100 Mhz’lik bir frekans bandı gereklidir. Bu ihtiyacın tek bir frekans bandından karşılanması oldukça zor (özellikle birden çok işletmeci için) olduğundan 4G (LTE-A) ile frekans bantlarının birleştirilmesi (carrier aggregation) özelliği getirilmektedir.
ITU tarafından mobil/kablosuz haberleşme için ayrılan tüm bantların 4G (LTE-A) için de kullanılması mümkündür ve bu bantlar 450 Mhz’den 2600 Mhz’e kadar geniş bir spektrumu kaplamaktadır.
Frekans yükseldikçe kapsayabileceği alan azalmasına rağmen veri iletim (trafik) kapasitesi arttığından genelde şehir merkezlerinde 1 Ghz üstü; frekans düştükçe veri iletim (trafik) kapasitesi düşmesine rağmen kapsama alanı genişlediğinden nüfus yoğunluğu düşük yerler ve kırsal alanda ise 1 Ghz altı frekanslar kullanılmaktadır. 2013 yılı itibari ile dünyada işletmeye alınan LTE şebekelerinin %75’i 1 GHz üstü frekans bantlarında çalışmaktadır.
LTE standartlarında tanımlı olan kanal-bant genişlikleri 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz ve 20 MHz’dir. Kanal erişim tekniği, dünyada ve özellikle Avrupa’da yaygın kullanımı olan FDD (Frequency Division Duplexing) erişim tekniğidir. Bu durumda tanımlı olan bant genişlikleri hem yukarı hat (uplink) hem aşağı hat (downlink) yönünde kullanılacaktır. Maksimum kapasiteye erişebilmek için toplam 2×20 MHz bant genişliğine ihtiyaç bulunmaktadır.
4G (LTE-A)’de performans ve sunulabilecek hizmetlerin çeşitliliği kullanılabilecek frekans bandına ve bant genişliğine doğrudan bağlı olduğundan fırsat eşitliliği ve rekabet ortamı yaratılması amacıyla bahsi geçen tüm frekans bantlarının olası tüm işletmecilere eşit olarak tahsis edilmesinin uygun olacağı değerlendirilmektedir.
Öncelikli olarak Türkiye’de büyük ölçüde boş olan 1800 MHz (Band 3) frekans bandının tahsis edilmesi; daha sonra ise, nüfus yoğunluğu düşük yerler ve kırsal alan kapsaması için 800 MHz (Band 20) frekans bandının, şehir merkezlerinin kapsanması için ise 2600 Mhz frekans bandının birlikte tahsis edilmesi doğru olacaktır.
Mevcut şebeke cihazlarının ise bazı donanım ve yazılım güncellemeleri ile LTE teknolojisini kısmi olarak destekleyebileceği ancak LTE-A teknolojisini destekleyebilmesi için ciddi donanımsal ve yazılımsal güncellemelere ihtiyaç duyacağı değerlendirilmektedir.
LTE yeni bir teknoloji olmasına rağmen 4G’nin ön aşaması konumundadır. LTE’nin ileri aşaması olan “LTE Advanced” (LTE-A) ise 4G olarak nitelendiriliyor. OFDM temelli olan 4G teknolojisi CDMA temelli olan 3G teknolojisine göre frekans spektrumunu daha etkin kullanıyor. Uçtan uca tamamen IP temelli olan 4G, 3G’ye göre çok daha yüksek hızlarda (hareketli olarak 100 Mb/s, sabit durumda 1000 Mb/s) veri iletimi sağlıyor. Ayrıca 4G ile 450 Mhz’den 3,5 Ghz’e kadar olan çok geniş bir spektrumda frekans kullanmak mümkün olacak. 3G’de ses ve veri için ayrı şebeke katmanları söz konusu iken 4G’de tüm hizmet türleri için IP temelli tek şebeke yeterli oluyor. Dolayısıyla 3G ve 4G şebeke topolojileri oldukça farklı olacaktır.
Kaynakların etkin ve verimli kullanılabilmesi için altyapı ve tesislerin paylaşılması ve/veya ortak kullanılması büyük önem taşımaktadır. Türkiye bu fırsatı 2G’de tamamen kaçırmış, 3G’de ise çok kısıtlı da olsa yakalayabilmiştir. 4G’de hedef, bu konuda geçmişte yapılan hataların tekrarlanmayarak altyapı ve tesislerin paylaşılması ve/veya ortak kullanılmasının sağlanması olmalıdır.
4G (LTE-A), uçtan uca tamamen IP temelli bir şebeke teknolojisi olup değişik seviye ve katmanlarda paylaşıma açıktır. Radyo Erişim Ağı (Radio Access Network – RAN) ve çekirdek şebeke (Evolved Packet Core – EPC) elemanlarının işletmeciler tarafından aktif paylaşımı mümkündür.
Olabildiği ölçüde (örneğin kırsal alanda, yollarda ve belli nüfus yoğunluğu altındaki her yerde RAN altyapı ve tesislerin paylaşılması ve/veya ortak kullanılması teşvik edilmeli hatta zorunlu hale getirilmelidir.
4G ile birlikte özellikle veri trafiğinin olağan üstü artmasının da bir sonucu olarak 2G ve 3G’ye göre daha küçük hücrelerden oluşan bir şebeke yapısı oluşturulması zorunlu hale gelmektedir. Daha küçük hücre daha çok sayıda baz istasyonu demektir, dolayısıyle 4G ile birlikte baz istasyonu sayısında önemli ölçüde artış olması kaçınılmazdır. 2G’de makro boyutta olan baz istasyonları 3G’de makro ve mikro boyutlarda olurken 4G’de makro boyuttan piko boyuta her türden baz istasyonu büyüklüğüne ihtiyaç olacaktır.
Mobil haberleşme şebekelerinin kurulum yatırımı (Capex) ve işletme maliyetlerinin (Opex) en büyük kısmını RAN, yani baz istasyonları oluşturmaktadır. Dolayısıyle 4G ile birlikte bu maliyetler 2G ve 3G’ye göre önemli ölçüde artış gösterecektir.
Aşağıdaki grafikten de anlaşılacağı üzere Mobil haberleşme pazarı, ses trafiğinin giderek azalıp veri trafiğinin olağan üstü hızla artmakta oluğu mevcut yapısı ile gelirlerinden bu maliyetleri karşılamakta oldukça zorlanacaktır. Dolayısıyle 4G ile birlikte farklı ve yeni iş ve işletme modelleri oluşturulması kaçınılmaz görülmektedir. Bunların başında da altyapı ve tesislerin paylaşılması ve/veya ortak kullanılması gelmektedir.
Capital Economics tarafından yayınlanan ve İngiltere’nin 4G şebekesi ile kapsanmasına ilişkin yapılmış bir maliyet tahmin çalışmasını gösteren aşağıdaki tabloda görüleceği üzere İngiltere’de ülke çapında yaygınlığı olan bir şebekenin kurulumu için 5,6 milyar Pound gibi bir yatırım söz konusu olacaktır.
Bizim tahminlerimize göre ise; Türkiye’de 4G’ye geçiş için 10 yıl içinde; bir şebeke için yaklaşık 5 milyar $ olmak üzere 3 şebeke için toplamda yaklaşık 15 milyar $ yatırım gerekecektir.
Eğer gerekli tedbirler alınmaz, yeterli teşvik ve düzenlemeler yapılmaz ise bu paranın tamamının yurt dışına gideceği kesindir. Türkiye için oldukça büyük bir miktar olan bu paranın yurt içinde kalması halinde ise ülkemizin cari açık problemine fayda sağlayacağı gibi binlerce kişilik iş gücü potansiyeli yaratacağı açıktır.
Bunun için 4G yetkilendirmesi kapsamında 3G yetkilendirilmesinde tesis edilen Ar-Ge yükümlülüğünün geliştirilerek korunması yanında yerli ürün kullanımının teşvik edilmesi önemlidir.
Bu kapsamda 3G lisans ihalesinde uygulanan Ar-Ge ve KOBİ yükümlülükleri ve 3G yatırım yükümlülükleri altında değerlendirilen donanım ve yazılım ürünlerine (Enerji ve Klimatizasyon Bileşenleri, Anten Sistemleri, Şebeke Bileşenleri, Transmisyon Sistemleri, Operasyonel Sistemler) ek olarak, 4G şebekesi için milli imkanlarla tasarlanan ve üretilen cihazların da teşvik edilmesi veya zorunluluk kapsamına alınması uygun olacaktır.
Mobil haberleşme teknolojileri üzerine yapılmış araştırmalar göstermektedir ki, ülkeden ülkeye birkaç yıllık farklar göstermekle birlikte her 10 yılda bir yeni nesil teknolojiler pazarda yerini almakta ve yaklaşık 20 yıl pazarda varlığını sürdürmektedir. Bu süreler hem teknolojinin olgunlaşıp yaygınlaşması için hem de işletmecilerin bir önceki nesil için yapmış oldukları yatırımları geri kazanabilmesi için gerekli olan sürelerdir.
WiseHarbor tarafından yapılan ve aşağıdaki grafikte özetlenen bir çalışmaya göre; Mobil haberleşme teknolojileri 9-10 yılda bir evrilerek yenilenmekte, 16-20 yıl kadar da hizmet vermeye devam etmektedirler.
Bu tespitten hareketle 2015’de kullanımı başlayacak gerçek 4G (LTE-Advanced) teknolojisinin 2030’ların ötesine kadar varlığını söylemek yanlış olmayacaktır.
Dünya üzerinde pek çok ülkede işletmeciler LTE şebekeleri kurmaya ve kablosuz genişbant internet hizmeti vermeye başlamıştır. Ancak bunlar daha çok 3G şebekesi olmayan ya da 3G altyapıları eski olan, WiMAX lisansı alıp bu teknolojinin ölmesi ile boşluğa düşen işletmecilerdir.
4G’ye geçiş hazırlığı niteliğindeki mevcut LTE, gelişmiş 3G teknolojisinden (HSPA) daha iyi performans sergilemediği ve yeni geliştirilmekte olan bu teknoloji henüz olgunlaşıp makul fiyatlara ulaşmadığı için, LTE’nin yaygınlaşması çok hızlı olmayacaktır. 4G teknolojisi olan LTE-A ise yeni geliştiriliyor ve dünya genelinde henüz deneme şebekeleri dışında gerçek anlamda ticari uygulaması bulunmamaktadır.
Türkiye 3G lisanslarını 2008’de vererek bazı çevrelerin bu alanda geç kalındığına yönelik eleştirilerine karşın çok avantajlı olmuştur. Dünyadaki ilk 3G şebekesinin 2000 yılında devreye alınmasına karşın 3G hizmetleri ülkemizde 2009 yılında hem en ucuz hem de en olgunlaşmış teknoloji kullanılarak verilir olmuştur. Türkiye’deki üç büyük işletmecinin de 3G altyapıları teknolojinin en son noktası olan HSPA seviyesinde bulunuyor. Yapılan saha ölçümleri, şu anda Türkiye’deki işletmecilerin sunduğu 3G performansının pek çok ülkedeki LTE performansının üzerinde olduğunu gösteriyor.
Türkiye’de ikinci nesil (2G) olan GSM, 1994’de hizmete girmiş olup 20 yıldır varlığını azalarak ta olsa sürdürmeye devam etmektedir. Üçüncü nesil (3G) olan UMTS ise 2009’da pazardaki yerini almış olup onun da 20 yıla yakın bir süre varlığını sürdürebileceğini söylemek yanlış olmayacaktır. Buna göre dördüncü nesil (4G)’nin pazardaki yerini alması için doğru zamanın 2019 civarında olacağını söylemek yanlış olmayacaktır.
Türkiye Pazar olarak 4G’ye hazır değildir, çünkü 2009 yılında hizmet vermeye başlayan 3G şebekeleri henüz Türkiye sathında yaygınlığını tamamlayamadığı gibi, bir yandan buna ilişkin yatırımlar da devam ettiği için işletmeciler yaptıkları yatırımları geri alabilmiş değillerdir. Dolayısıyla 4G yatırımları için kaynak bulmaları kolay olmayacaktır.
Türkiye’deki mevcut 2G ve 3G altyapısının kurulmasının tamamen ithalata dayalı olması bütçede büyük cari açıkların oluşmasına neden olmuştur. Bundan da ders alınarak 4G’de dışa bağımlılığı en aza indirilmek ve maliyet etkin bir milli çözümün oluşturulması için devlet tarafından LTE-A seviyesinde milli Baz istasyonu geliştirilmesi projesi (ULAK) başlatılmıştır. Çıkarılacak ilk ürün LTE-A (Release 11) destekli olup, ürünün yol haritası Release 12 ve Release 13’ün de yayınlandıktan sonra desteklenmesini içermektedir.
Şu anda Dünya’da tamamen LTE-A destekli (gerçek 4G) herhangi bir ürün ve ticari olarak hizmet veren gerçek bir şebeke bulunmamaktadır. Mevcut şebeke ve ürünler ya 4G öncesi LTE ya da 4G özelliklerinden bazılarını barındıran ön-ürünlerdir. 4G teknolojisi tüm dünyada 2015’den itibaren kullanıma başlanıp önümüzdeki 20 yıl boyunca hayatımızda olacak temel bir teknolojidir.
5G ise henüz ne olması gerektiği konusunda uzmanlarca fikir tartışmalarının yapıldığı, muhtemelen 2020’li yılların sonlarına doğru hayatımıza girmeye başlayacaktır. Bugün ki öngörülere göre yeni bir teknolojiden ziyade mevcut 3G, 4G ve WiFi vb. teknolojilerinin bir arada kullanılacağı çok türlü ağ (Heterogeneous network) şeklinde karşımıza çıkacaktır.
Kaynak : 