Yeni Nesil Uydular ve Mobilite

Mobilite, hayatımızın önemli bir parçası haline geldi. Kullanıcılar, nasıl bağlantı kurduklarını önemsemiyorlar; karasal, radyo veya uydu ağları… Sadece bağlı olmak istiyorlar. Mobil veri trafiği yıllık %40 civarında artıyor. 2022’ye kadar Avrupa, Ortadoğu ve Afrika’da 12 kat daha fazla mobil veri trafiği olması beklenmektedir. 2022’de mobil veri trafiğinin yaklaşık %75’ini video oluşturacak. 2025 yılında 50 milyar cihaz şebekeye bağlanacak ve her türlü cihaz bağlı olacak.

Dünyanın %71’i sularla kaplı, denizlerde gemide bulunan insanlar hem iletişim kurmak hem de ulaşılabilir olmak istiyorlar, sosyal medya uygulamaları ile uzun yolculukları sırasında sosyalleşmek istiyorlar. Bununla birlikte an itibari ile yaklaşık 11.000 uçağın havada olduğu bilinmektedir, ortalama yolcu sayısı ile hesaplandığında yaklaşık 2 milyon kişinin havada olduğu varsayılmaktadır. Bu insanlar da bağlantı kurmak istiyorlar. M2M terminalleri de kırsal alan arazilerde bağlantı ihtiyacını artıracak ve büyük bir pazar oluşturacak.

Hızlı karasal fiber hatlarımız ve 4,5 G mobil ağlarımız var. Yakın gelecekte de 5G’ye sahip olacağız, bunlara rağmen alternatif bağlantı türlerine ihtiyacımız olacağına inanıyor musunuz?

Evet, kesinlikle…

Hava, deniz ve uzak bölgelere Telekomünikasyon hizmetlerini sunmak için uydular kullanıyor. Kamu Güvenliği ve Acil Durum Şebekeleri, medya hizmetleri ve nesnelerin interneti (IoT) tabanlı uygulamalarda uydu iletişimi için önemli konulardır. Uydular, uçaklar, trenler ve gemiler gibi karasal kapsama alanlarının dışında bulunan alanlara ulaşmak için en etkili araç olmaya devam edecektir. Eğer bir servis sağlayıcı iseniz burada büyük bir fırsat olduğunu görmeniz lazım. Ancak yeni gelir akışı oluşturmak ve müşterilere daha iyi bir servis ve değer yaratmak için uydu üzerinden verilen hizmetlerin Megabit başına maliyetlerini olabildiğince düşürülmesi gerekiyor. Aynı zamanda kontrollü, yönetilebilir ve öngörülebilir sermaye giderlerine ihtiyacımız var. Bunu çözmenin yolu da ağ donanımını mümkün olduğunca ölçeklenebilir hale getirmektir.

Uydu pazarına baktığımızda; 208 Milyar$ Global Servis Geliri ve 335 Milyar$ da Global Uydu Endüstrisi bulunduğunu görmekteyiz. Bugün 525 milyon ABD doları olan uçak içi internet erişim gelirleri, 2025 yılında 4,4 milyar ABD dolarına ulaşması planlanmaktadır. (Satellite Industry Assosiation, Satellite Indusry Report, 2016)

5G şebekeleri, 2020 yılında servise verilmeye başlanacak ve 5G abone sayısı 2022 yılı sonunda 550 milyona ulaşması hedeflenmektedir. 5G altyapısı sayesinde trilyonlarca sensör ve cihazın bağlanması bekleniyor. Mobil ağ altyapılarının yeterli olmadığı yerlerde, sensörler ve cihazlar uydu yoluyla bağlanabilirler. Dolayısıyla, uydu ve karasal ağların entegrasyonuna ihtiyacımız olacak.

Uydu ve Karasal şebekeleri birlikte kullanabileceğiniz beş ana alan bulunmaktadır. Bu alanlar; Multimedya dağıtımı, Genişband, Makineler arası iletişim (M2M) ve araçların İletişim’idir. Bununla birlikte uydular vasıtasıyla Mobilite alanında; Kapsama, Kapasite, Esneklik, İçerik Yayını ve Gecikme, gibi bazı temel konular bulunmaktadır.

Uydular; geniş kapsama bağlantısını sağlayabilir ve tren, uçak ve gemilerdeki tüm yolcu ve mürettebata ulaşabilirler. Uydular diğer iletişim altyapılarını tamamlıyor, esneklik sağlıyorlar. Ayrıca trafik sıkışıklığı sorunlarını gidermek için 5G ağını desteklerler.

Mobil hücresel iletişim sistemleri, Analog (1G), GSM (2G), IMT 2000 (3G) ve LTE (4G) olarak bilinen bir dizi standartla evrim geçirdi. Uydu mobil sistemleri, karasal sistemlerden bağımsız olarak gelişti. Bu iki farklı mobil teknolojiler arasındaki ayrışmanın sonucu, iki şebekeyi entegre etmek ve her iki şebekenin müşterilerine kesintisiz hizmet sunmak önemli bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Uydu sistemlerinin faydalarını elde edebilmek için mobil ağları ile uydu sistemlerini bütünleştirmeliyiz.

Avrupa Birliği, 2020 yılında ticari olarak faaliyete geçecek olan 5G teknolojisi standartlarına yönelik araştırmalara fon sağlamak için 5GPP adında bir araştırma programı oluşturdu. Bir grup şirket, bu araştırma programının amacına uygun olarak araştırma ve geliştirme faaliyetleri yürütmekte ve her iki teknolojinin entegre çalıştığı bir 5G standardı geliştirmek için ortak çalışma yürütmektedir. Karasal ve Uydu şebekeleri şekil 1’de görüldüğü gibi entegre edilmesi beklenmektedir.

Şekil 1: Karasal ve uydu sistemleri entegre edilmiş ağ mimarisi (Ref: The Role Of Satellites In 5G, Barry Evans)

ITU 2016 Genişbant raporuna göre (Broadband Commissioning, ITU, September 2016), sürdürülebilir kalkınmada genişbant önemli bir rol oynayacaktır. Hız, kapasite ve gecikme hakkındaki bilinen varsayımları değiştirecek yeni uydu sistemleri geliştiriliyor. Yüksek Hızlı Uydu sistemleri (High Throughput Satellite, HTS), birçok durumda karasal teknolojilerin sunduğu ağ hızı ve kapasiteyi sağlamak üzere geliştiriliyor. Yeni geliştirilen alçak mesafe ve orta mesafe yörüngede sabit olmayan uydu sistemleri, geniş bir uygulama yelpazesini destekleyebiliyor ve düşük gecikmeli bağlantı sağlıyorlar. Uydu yapımı ve rekabet ortamı bu hizmetlerin kullanıcılara olan maliyetlerini düşürüyor.

Alçak mesafeli yörüngeye (Low Earth Orbit, LEO) yerleştirilen uydular, deniz seviyesinden 100 mil (160 km) ile 1200 mil (yaklaşık 2000 Km) yüksekliktedirler ve yeryüzüne yakın oldukları için yörüngede kalabilmek için hareket ederler. Ortalama gecikme süreleri 20 ms’dir. Orta mesafeli yörüngedeki (Medium Earth Orbit, MEO) uydular, yeryüzünden yükseklikleri yaklaşık 16.000 km civarındadır ve ortalama gecikme süreleri yaklaşık 100 ms’dir. Jeosenkron Yörüngeye (Geosynchronous Orbit, GEO) yerleştirilen uydular ise yeryüzünden 36.000 km yüksekliktedir. Bu uydular dünya ile aynı hızda döndükleri için hareketsiz olarak algılanırlar ve sabit olarak bilinirler, ortalama gecikme süreleri 250 ms’dir.

Şekil 2: LEO, MEO ve GEO uydu sistemlerinin yörüngeleri

Mevcut GEO Uydu iletişimi, yüksek gecikme süresi, sınırlı kapasite ve maliyeti nedeniyle ses ve geniş bant iletişimi için etkili bir şekilde kullanılamıyor. LEO uydular, alçak mesafeye yerleştirildiğinden uyduların yerleştirilmesi kolaydır. Boyutları da diğer uydulara göre küçüktür. Bundan dolayı kurulum maliyetleri diğer uydulara göre oldukça düşüktür. Bir LEO yatırım maliyeti yaklaşık 2,5 Milyon Dolar civarındadır. Ortalama bir hesap ile 20 uydu ile tüm Türkiye’yi kapsanabilir. Google, Samsung, Facebook ve Airbus gibi şirketler LEO uydu yatırımı planlıyorlar. Oneweb, yönetim kurulu üyelerinden Richard Branson, 640 LEO uydusuyla (http://oneweb.world/#use) en büyük LEO uydu hizmeti sağlayıcısı olarak dikkatleri çekiyor.

2018’de yeni nesil HTS uyduları (Quantum olarak anılmaktadır), mobil kullanıcılara internet hizmeti sunacak ve uydu gücünü kullanıcıların ihtiyaçlarına göre tahsis edecektir. Eutelsat Quantum, hızlı hareket eden veya mobil pazarlara hitap edebilecek yeni bir esneklik standardı oluşturacak, yörüngede yeniden programlanabilen tam özellikli ilk uydu olacak. Kuantum teknolojisi aynı zamanda 5G sonrasında geleceğin teknolojisi olacak 6G’nin de temelini oluşturacak. İngiltere hükümeti kuantum teknolojisi için 15 Milyon Pound bir fon sağladı ve bu kaynağın 6G araştırmalarına önemli bir katkı sağlaması bekleniyor. Kuantum teknolojisine dayalı iletişim hızının 10 Gbps olması hedeflenmektedir. 6G teknolojisi, küresel kapsamayı sağlamak amacıyla 5G ve uydu sistemlerinin entegre edildiği bir platform olacak.

Teknoloji ve pazar gelişmeye devam ederken, uydu hizmetleri, uydu servislerinin maliyeti üstel olarak düşecek ve uydu servislerini karasal çözümlerle uyumlu hale getirecek şekilde gelişmeye devam etmesi beklenmektedir.

Yeni nesil uydu sistemleri, aynı zamanda coğrafi olarak geniş alanlarda düşük veri hızına ihtiyaç duyan IoT uygulamalarında da kullanılacaktır. IoT uygulamalarının yaygınlaşmasıyla, geniş ve uzak alanlara dağılmış milyarlarca sensör ve aktüatör, uydu yoluyla veri toplama ve kontrol için çok uygun hale gelecek. Bu sistemler, uzak yerlerdeki araçlar, evler, makineler vb. varlıkların izleme, gözetim ve takibi gibi servisler için hizmet sürekliliğini sağlayacaktır. Petrol&Gaz, Kamu Hizmetleri, Madencilik, Tarım ve Taşıma gibi alanlar, Uydu teknolojilerinin önemli bir rol oynayacağı IOT alanları olacaktır.