Mobil İletişimin Geleceği ve Verimlilik Odağı (Parça 1)

Merhabalar, bu yazı dizisi IEEE Türkiye Communication Society ve P.I.Works ortaklığı ile okuyuculara haberleşme teknolojilerinde genel ve geleceğe dair bilgi vermek amaçla yazılmıştır. Yazının tamamı çok uzun olduğundan dolayı 3 parça halinde yayımlanacaktır. Son olarak bu blog yazısını kaleme alan P.I.Works Product Manager’ı Tarık Kranda’ya çok teşekkür ederiz. Keyifli okumalar.

İletişim İhtiyacı

İletişim, insanlık tarihinin en başından günümüze hayatlarımızın olmazsa olmazı konumuna gelmiş bir ihtiyaç. Öyle bir ihtiyaç ki; ortaya çıkan yeniliklerle tarihin her devresinde hayatlarımızda daha çok yer edinmeyi başarmış. Yakın zamanda yaşanan gelişmelere göz atacak olursak, görünen o ki bu değişim artan bir ivme ile devam edecek. Bu alanda branşlaşmış elektronik ve haberleşme mühendisliği adında bir mühendislik dalımız dahi mevcut. İnsanoğlunun tarih boyu giderek güçlenen bu ihtiyacının sebepleri çok defa araştırılmış ve temelde Abraham H. Maslow’un ihtiyaçlar hiyerarşisinde “sosyal ihtiyaçlar” ya da diğer adıyla “ait olma ve sevgi ihtiyacı” kategorisinde kendine yer edinmiş. Günümüzde bu kategorinin çok daha ötesinde; bilgiye her yerden, anında ve yüksek hızda erişim ihtiyacını da barındıran bir hal almış durumda. Her ne kadar özünde yine bir insan ihtiyacını karşılamak veya sosyoekonomik fayda üretmeyi içeriyor olsa da, sadece insanları değil makineler arası iletişimi de (Machine to Machine – M2M) kapsar hale geldi.

1- Masow’un İhtiyaçlar Hiyerarşisi

Veriler ile Mobil İletişim

Telefonun icadından sonra iletişime olan ihtiyaçta gerçekleşen en büyük buluş şüphesiz ki web 1.0’ın icadı. İnternetin icadından bu yana gerçekleşen en büyük değişim olan web, makro seviyede ekonomik durgunluk, hareketlilik ve değişim dönemlerini modellemekte kullanılan dalga teorisinin yani sahibi Rus İktisatçı Nikolai Kontradiev’in ismi ile anılan Kontratieff Dalgalarının 5. sini başlatmıştır (1990 – …). Bu dönem bilgi ve iletişim dalgası olarak isimlendirilmiştir. Şirketlerin çevirimiçi dünyada varlıklarını artırma çabaları, mobil sosyal ağlar,  video tabanlı içeriklere yönelim,  artırılmış / sanal gerçeklik uygulamaları (AR-VR), bulut tabanlı teknolojilerin kullanımı, e-ticaretin yaygınlaşması, mobil uygulama sayılarındaki çılgın artış, nesnelerin interneti (IoT) kapsamındaki çözümler, çevirimiçi endüstriyel uygulamalar ile faaliyete dayalı verimlilik artışı arayışları internet kullanımında çığ gibi büyütmeye devam ediyor.

2017 yılına dair temel birkaç veri tüketim istatistiği bize gelecek konusunda fikir verebilir;

  • Dünya nüfusunun yarıdan fazlası akıllı telefon kullanıyor (3,773 milyar telefon)
  • Toplam nüfusun 3 de 2’sinin mobil telefonu var
  • Kümüle global web trafiğinin yarıdan fazlası mobil cihazlar üzerinden gerçekleştiriliyor
  • Toplam mobil iletişim trafiğinin yarıdan fazlası geniş bant iletişim sınıfında
  • Her 5 kişiden 1 kişi son 30 gün içerisinde çevirimiçi alışveriş yapmış
  • Nüfusun %37’si aktif sosyal medya kullanıcısı (2,789 milyar kişi ve neredeyse tamamı mobil)
  • 2016 boyunca internet kullanımı %10 oranında büyürken,sosyal medya kullanımı %21 büyüdü
  • Mobil internet trafiğinin %70’ini video içerikli materyaller oluşturmakta.

2- Kümüle Web Trafiği İçerisinde Mobilin Senelik Payındaki Değişim

Rotamızı biraz daha geleceğe çevirirsek;

  • 2016 itibari ile 8 milyar civarı olan çevirimiçi cihas sayısının 2021 itibari ile 11.6 milyara ulaşması bekleniyor
  • Bunların 3.3 milyarı makineler arası iletişim kategorisinde sınıflandırılan akıllı mobil cihazlar (GPS ile bağlı insansız arabalar, ulaştırma takip sistemleri, üretim sensörleri, sürekli sağlık verisi takip cihazları gibi)
  • Aylık toplam mobil veri trafiği 49 Exabyte seviyesine ulaşacak. Çılgın bir rakam!

3- 2016-2021 Arası Çevirimiçi Cihazlara Göre Aylık Veri Tüketim Artışı

Tüm bu istatistiklerden ortaya çıkan açık sonuç, daha fazla insan ve makinenin 3-4 sene gibi çok yakın bir gelecekte daha yüksek hızda, daha fazla online bilgi ve iletişim kaynağına erişimini mobil olarak mümkün kılmak zorundayız. Bu noktada en büyük yük mobil internet sağlayıcılara (mobil operatörlere) ve onlara bağlı olarak mobil dünyada üretim yapan donanım ve yazılım üreticilerine düşmektedir. Ortaya çıkan bu tablonun artan rekabet koşulları altında başarı ile sonuçlanması için insanoğlu yine var gücü ile çalışarak altyapıları ve yürütülen faaliyetleri daha akıllı ve verimli hale getirmeye çalışıyor.

Mobil operatörler açısında bakıldığında verimliliğin önemini artıran en temel sebeplerin başında, artan rekabet koşulları ile kar marjlarının azalması ve rekabet savaşlarına  OTT (over-the-top) olarak adlandırılan bağımsız internet servislerinin de (Whatsapp, Facebook, Google gibi) dahil olması sıralanabilir. Örnek olarak; whatsapp servisinin SMS teknolojisini yok olmaya itişi, internet devlerinin VoIP (Voice over IP yani internet üzerinden sesli görüşme) servislerini hayata geçirmeleri, büyük akıllı telefon üreticilerinin iletişimin geleceğine yön vermede daha etkin rol oynamaya başlamaları ve global olarak mobil operatörlerin inovasyon (yenilikçilik) odağında dijital hayat dönüşümünün öncüsü olma rolünde geri kalmaları da bunlara eklenebilir. Bu noktada yenilikçi mobil operatörler kendi yenilikçi servislerini geliştirerek OTT lere rakip olurken, kendi rakiplerinden farklılaşmayı ve yeni gelir odakları yaratmayı başardılar. 5G iletişim teknolojisi de bu yeni gelir olanaklarına fırsat tanıyan özellikleri beraberinde getiriyor olacak.

Gerçekleşen bu değişim, artan bir ivme ile büyüyen mobil internet ihtiyacı, rekabetçi koşullar  mobil iletişim altyapısında önemli değişikliklerin habercisi konumunda. Nitekim tüm bu problemlerin üstesinden gelmek ve geleceğin iletişim altyapısını inşaa etmek adına verimlilik ve kalite odağında yeni yaklaşımları hayata geçirmemiz gerekiyor.

Verimlilik ve kalite odağında ortaya çıkan teknolojilerden başlıcaları;

  • 5G Mobil İletişim Altyapısı ve Spektrum Verimliliği,
  • Yazılım Tabanlı Ağlar (Software Defined Networks – SDN),
  • Ağ Fonksiyonlarının Sanallaştırılması (Network Functions Virtualization – NFV)
  • Paylaşımlı Ağlar (Shared Networks) ve
  • Kendi Kendini Organize Edebilen Ağlar (Self Organizing Networks – SON)

 

5G Mobil İletişim Altyapısı

Yakın bir zaman sonra mobil iletişim teknolojilerine yeni bir nesil (Generation – G) daha katılmak üzere. 1G, 2G, 3G, 4G (LTE) derken sıra 5G ye gelmiş durumda. Aslında her bir nesil özetle daha yüksek veri transfer hızının ve kapasitenin, daha fazla kullanıcıya eş zamanlı olarak daha düşük gecikme ile yüksek frekansta ilgili hava arayüzü üzerinden sağlanabilmesine dayanmaktadır. Standartlaştırılma aşamasında olan ve hala konsept haldeki 5G-NR (New Radio) ise en basit hali ile planlanan en son nesil konumundadır. İnternette mobil operatörler tarafından yapılan haberlere bakacak olursak şimdiden uygulamalarını göreceğimiz iddaa edilen 5G için referans alacağımız gerçek yol haritası 3GPP tarafından paylaşılan 5G-NR iş planı olabilir. Bu yönüyle 5G, operatörler tarafından pazarda öncü olma hedefiyle biraz da reklam odaklı dikkat çekme mecrası haline de gelmiş durumda. Bahsi geçen problemler ve hedeflerin tatmin edici şekilde karşılanacağı çözümlerin geliştirilmesi ve standartların tamamlanması biraz daha zaman alacak gibi. 5G standart belirleme çalışmalarının 2018 senesinde tamamlanması beklenmekte, 2020 itibari ile de ticari uygulamalarını görebilmek hedeflenmektedir.

5G içeriğinde hedeflenenler ve şimdiden belirlenen bazı standartları şu şekilde sıralayabiliriz:

  • 5G iletişim altyapısı var olan 4G şebekesi üzerine inşaa edilerek 4G ile birlikte görev yapacak,
  • OFDM kodlama altyapısını kullanacak,
  • Günümüz Wi-Fi ağlarında olduğu gibi lisanssız spektrumu da kullanabilecek,
  • Bünyesinde hem makro mobil hücreleri (macro cell), hem de küçük mobil hücreleri (small cell) uyum içerisinde barındıracak,
  • Gigabitler seviyesinde (örn. 20 Gbps gibi) verinin 1 mili saniye gecikme ile iletimi hedeflenmekte,
  • Kimi üreticiler için pratikte 4G ile ulaşılabilen 1 Gbps hızının onlarca katına 10-30 Gbps, 4G deki 50 milisaniye gecikmeye karşılık 1 milisaniyede kilometre karede 1 milyon cihaz ile eş zamanlı olarak kullandırtabilmeye olanak sağlayacaktır,
  • 5G ile 8 GB lık HD filmi 6 saniyede indirmenin mümkün olacağı tahmin edilmektedir,
  • Sürücüsüz arabalar, akıllı evler, kişisel kullanımdaki akıllı telefonlar, giyilebilir akıllı ürünler, artırılmış sanal gerçeklik uygulamaları ve akıllı sağlık çözümleri gibi nesnelerin interneti (IoT) çözümleri sürekli iletişim ihtiyaçları sebebiyle bu altyapıya ihtiyaç duyacaklar,
  • Milimetre dalga boyu altyapısı kullanılarak (30 GHz – 300 GHz) daha yüksek kapasitede iletişim sağlanması hedeflenmektedir. Amerikan Federal İletişim Komisyonu (FCC) 5G için lisanslı spektrumda 28 GHz, 37 GHz ve 39 GHz, lisanssız spektrumda ise 64-71 GHz altyapısını önermektedir,
  • Milimetre dalga boyu yüksek veri kapasitesi avantajını korumasına karşılık, daha düşük transmisyon mesafesi (kapsama problemleri) ve direkt görüş dışında kalan alanları kapsama (duvarlardan, binalardan, ağaçlardan etkilenme vs.) noktasında çözülmesi gereken başka problemleri de beraberinde getirecektir,
  • Şimdiden canlı saha testlerine başlanılan Massive MIMO (multiple input – multiple output), beam-forming gibi anten teknolojileri ile kapsama ve girişim (interference) problemlerine çözüm olması hedeflenen teknolojileri de barındıracak,
  • Bünyesinde Network Slicing (Servis Katmanları) gibi QoS beklentileri farklılaşabilen belirli kullanım formlarına (sağlık kapsamlı IoT cihazları, otonom araçlar, geniş bant video streaming vs.) özel servis verilmesini garanti edecek teknolojileri, ağ fonksyionlarının sanallaştırılması ve yazılım tabanlı ağ teknolojileri gibi konuları da barındıracak.

4- 3GPP Çalışma Grubu 5G Çalışma Planı

Tüm bu hedefler gösteriyor ki, 5G kendi içerisinde birçok problemi ve bunlara karşılık gelen çözümü  barındıran büyük bir altyapı iyileştirmesi niteliğinde.

Verimlilik ve kalite noktasında IT dünyasında da farklı deneyim ve yazılım altyapısı üzerine inşaa edilmiş çözümler bulunmaktadır. İletişim ağları bu açıdan IT dünyasındaki bu gelişmelerin yakın takipçisi konumundadır. Özellikle bulut bilişim ve sanallaştırma kabiliyetleri ile gereksiz kaynak tüketiminin önüne geçilmeye ve var olan kaynakları daha verimli şekilde kullanmaya yönelik yaklaşımlar uzun süredir hayatımızda. Peki iletişim altyapılarının verimli kullanımında da benzeri yazılım yeteneklerini kullanabilir miydik? İşte bu sorulara yanıt olan çözümlerin başında Yazılım Tabanlı Ağ Teknolojileri (Software Defined Networks – SDN) gelmektedir.

Tarık Kranda

 

Ek bilgi ve referanslar :

https://www.kondratieff.net/kondratieff-cycles

https://wearesocial.com/uk/special-reports/digital-in-2017-global-overview

http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visual-networking-index-vni/mobile-white-paper-c11-520862.html

https://apps.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/DOC-339990A1.pdf

http://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1836-5g_nr_workplan

https://www.opnfv.org/

http://innovation.verizon.com/content/dam/vic/PDF/Verizon_SDN-NFV_Reference_Architecture.pdf

http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/105-son

https://piworks.net/

https://www.chef.io/chef/

https://puppet.com/

https://www.openstack.org/

 

 

 

 

 

 

Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on LinkedInEmail this to someone

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir