Lisanssız Nesnelerin İnterneti

Pek çoğumuz nesnelerin interneti geleceğimizi nasıl şekillendireceğini duymuş, okumuş veya üzerinde çalışmış veya çalışmaya denemiştir.

Nesnelerin internetinin geleceğimizi üzerindeki etkisinden önce sahadaki verilerin elde edilmesi üzerine tarafsız pek az konuşmalar veya yazılar bulunuyor. Çoğu şu ya da bu konuyu, çözümü veya ürünü öne çıkartmaya çalışmaktadır.

Uzun bir süredir, hibrit, karma veya çok çözümlü altyapılar hakkındaki görüşlerimi belirtmekteyim. Özellikle nesnelerin interneti tam bu konuya da odaklanmaktadır. Bu konuyu biraz daha uygulamaya yönelik ve tarafsız bir bakışla görüşümü size sunmak isterim.

Nesnelerin interneti (IOT veya Nİ) nedir?

En basit ifadeyle, enerji verildikten sonra kendi kendine çalışmaya başlayan ve haberleşebilen küçük boyuttaki nesne olarak da anlayabilirsiniz. Özellikle burada kendi kendine çalışmaya başlaması ve haberleşmesi önemlidir. Kendi kendine çalışması, ön yapılanma gereksinimi olmadan hemen çalışması, nesnelerin internetinin en önemli özelliğidir.

Bugün sahaya bir modem kurulmasından sonra mobil durumda SIM kartı, RF vericisi v.b. merkezi donanıma ulaşabilmek için yetkilendirme, sinyal gücü kontrolü, gerekmesi halinde antenin gücünün arttırılması, APN veya VPN içine alınması v.b. gereklilikler nedeniyle sahada teknoloji bilgiye sahip iş gücü kullanımı gerekmektedir. Nesnelerin interneti özellikli cihazlarda bu ya alışılagelmiş bir baz istasyonu üzerinden veya bir toparlayıcı cihaz üzerinden sisteme dahil edilir.

Kendi kendine çalışması ise, içindeki batarya ile enerjilendirilmektedir. Batarya sayesinde enerji kaynağı bağlantısı gerekmediğinden montajı ve devreye alınması çok basitleşmektedir. Bazı uygulamalarda minyatür güneş paneli de kullanılmaktadır.

Bu iki konu başlığını biraz daha açmak isterim.

Nİ/IOT Haberleşmesi ( IoT Haberleşme Teknolojileri)

Önceki başlıkta kısaca saha da herhangi bir yapılanma gereği bulunmuyor. Yapılan aslında sahaya gönderilmeden önce cihazlara nasıl haberleşeceklerini anlatan bir sabit modül ile eşleştirilmesi. Doğru okudunuz, SABİT BİR MODÜL. Nİ veya IOT de saha montajı yapıldıktan sonra haberleşme şekli değiştirilmesi ancak yeni bir modül ile olasıdır. Esnek haberleşme olanağı olmasına karşın, saha montajı sonrası değiştirilmesi bugün için olanaksız.

Küçük olması ucuz olduğu anlamı çıkmaktadır (en fazla 10 USD seviyesinde) ve bu nedenle de esneklik yoktur. Bazı üreticilerin modellerinde birden fazla haberleşme ortamı bulunmasına karşın pek yaygın olmadığını da görmekteyiz. Ucuz evet, ancak esnek değil.

Diğer taraftan sahada eşdeğer uygulamalarda kurulduktan sonra kaç kez haberleşme değişikliği yapılmıştır? Bu da sınırlı ya da hiç olmamıştır.

Modül nereye ve nasıl haberleşeceğini bildiğinden önceden yetkilendirilmiş, güvenliği sağlanmış ve amaca uygun çalışmaya programlanmıştır. Sınırlı bir zekaya sahiptir.

Nİ/IOT Enerjilenmesi

Boyutun küçük olması ve belirli bir amaca hizmet etmesi nedeniyle tüketilen enerjinin miktarı da o oranda düşük kalmaktadır. Literatürde 10 yıl ve üzerine hizmet etmesi beklenen Nİ/IOT cihazının sahaya kurulmasından sonra bir düğmeye basılarak aktif edilmekte ve bataryası devreye girmektedir. Programlamasına uygun olgular durumunda mesaj ve bilgi iletmektedir.

İstenen bilgi miktarının artması ve iletim döngüsünün artması nedeniyle bazı saha uygulamalarında güneş panelleri veya küçük boyutlu rüzgar gülleriyle birlikte kurulmaktadır.

Nİ/IOT Teknolojileri

Mobil operatörler ve özel işleticiler bu konu başlığında ciddi görüş farklılıklar yaşamaktadır. Mobil operatörler mutlaka 2/3/4 G ve yakın gelecekte 5G kullanımını zorlamaya çalışırken, özel işleticiler veya modül üreticiler de serbest bantlarda iletişim yapmak istemektedir.

Temel olarak teknolojiler Lisanslı ve Lisanssız olarak ayrılmaktadır. Çok kısa ve basitçe özetlemeye çalışacağım.

Lisanslı Nİ/IOT Teknolojileri

Çoğuna zaten bugün tanıyor veya duyuyoruz. En popüleri elbette geleceğe kapı açacağını beklenen 5G üzerinden çalışacak Dar-Bantlı Nİ (NB-IoT/Narrowband Internet of Things).

Kullanılan lisanslı frekans içinde çalışabilen, darbantlı (200 kHz ve altı) iletişim sağlamakta. Hız olarak 0.1 Mbps iletişim sağlanıyor. Özellikle günümüz enerji dünyası yer yer baud veya düşük hızlı kbps kullandığı düşünülürse, bu hız bile enerji uygulamaları için otoban anlamına gelmektedir.

Nİ/IOT için 5G beklenmesi de gerekmiyor. Saha denemeleri 2 / 3 ve 4 G lerde de kullanılabileceği göstermiştir. Ör. 4 G / LTE de Advanced, Cat1, Cat 0 ve Cat M kullanımı ile de sağlanabilirken, kullanılan bantlar MHz seviyesinde kalması kullanılacak uç cihazların maliyetlerini de arttırmaktadır. Bunlardan en düşük bant genişliği Cat M de kalmaktadır, 1 MHz kullanılıyor. Hızlar bakımından da Mbps leri görebilmekteyiz.

Daha da geriye gidildiğinde Nİ/IOT uygulamalarının GSM / GPRS şebekelerinde de kullanılabileceği görülürken, az da olsa bir geliştirme gereksinimi ortaya çıkmaktadır.

GSM için EC-GSM (extended coverage GSM) kullanımı zorunludur. GSM için geliştirilmiş bir sürüm olarak bakabiliriz. Cihaz maliyetleri ve kullanılan bant genişlikleri bakımından yüksek olması ve tabi ki eski şebeke üzerinde de yaşıyor olması, kimi operatörlerce tercih edilmemektedir.

Lisanslı uygulamaların en büyük katma değeri geniş alandaki kapsamaları ve yatırımsız uygulanabilirliği sağlaması.

Kırsal alandaki kapsama sorunları yanında, bulunabilirliği, işaret alım kolaylığı reddedilemeyecek gerçekleridir.

Lisanssız Nİ/IOT Teknolojileri

Mobil operatör maliyetleri ve kapsama alan sorunları nedeniyle, dar çalışma alanlarında lisanssız uygulamalar geliştiğini görmekteyiz. Bilinen ve en yaygın kullanılan lisanssız teknolojiler arasında LoRa, Sigfox, Ingenu, Weigthless-P, WiSUN ve Uydu IOT gösterilebilir. En yaygın ve pazarı sürükleyen teknolojiler ise LoRa ve Sigfox dur.

Amaç özellikle kapsama sorunu olan sahalarda ekonomik ve esnek çözüm sunulması. Hızının düşük olması (LoRa < 50 kbps, Sigfox < 100 kbps v.b.), çalışma frekansının da lisanssız (ISM, 868 MHz v.b.) de bulunması dezavantajları olarak ifade ediliyor

LoRa ISM bandına yönelik ürün geliştiren bir birlik oluşturmasıyla sektöre değişik bir yön vermektedir. 450 üzerinde üyesi olan LoRa kimi modül kimi chip-set kimi ise hazır sensör veya ürün geliştiricisi tarafında görülebilir. Dar saha uygulaması nedeniyle akıllı şehirlerdeki kapalı çalışma ortamlarında (çöp toplama, sayaç okuma – su, gaz, akıllı aydınlatma v.b.) görülür.

Sigfox ise bir işletim modeli olarak karşımıza çıkmaktadır. Kendi markasıyla iş yapmakta ve kapalı bir ekosistemi bulunur. Geliştirmesini kendisi yapmakta ve ülkelere doğrudan kendisi girmektedir. LoRa da ortaklar devreye girer ve LoRa nın sahibi de LoRa Birliği (LoRa Alliance) dir.

Lisanslı mı Lisanssız mı?

Bağlı olunan tarafa göre herkes kendince bir gerekçe ifade edecektir. Burada sizlerle kişisel görüşümü paylaşmak isterim.

Öncelikle başka bir konu üzerinden örnekleme yaparak, açıklama getirmeye çalışmak isterim.

Fiber optik sistemlerle çalışmış arkadaşlarımız vardır. Fiberin ilk uygulandığında sihirli bir değnek gibi algılandı ve hemen hemen her yere fiber döşenmeye çalışıldı.

Bazı yerlerde (karayol geçişi, nehirler v.b.) ise fiberin çekilmesinin olanaksız veya çok maliyetli olduğu görüldü. Fiber tamamlanması için eski dost mikrodalgadan yararlanıldı. Özellikle IP ile daha da kolay hale gelen iletişim de mikrodalga erişilmesi güç olan sahalara geçiş olanağı sunmuş ve şebekeleri uzatabilmiştir.

Bu konu başlığı neden mi yazdım? Kanımca lisanssız uygulamalar, lisanslı çözümlerin yetersiz ve maliyetli kaldığı yerlerde yeni bir kapı sunmaktadır. Özellikle kapsam sorun olduğu ve yatırımın anlamsız geldiği sahalar için lisanssız çözümler bulunmaz bir fırsat sunar.

Ör. sahalarda dağılmış olan, mobil olmayan noktalarımız için birer veya birden fazla toplama noktası kurulması halinde, uzak sahaları merkezi noktalara getirme olanağı sağlanır, operatörlerin kapsama veya iletişim koşullarının bulunan sahalara kadar taşınabilir.

Diğer bir deyişle, lisanssız çözümler tamamen rakip değil aslında tamamlayıcı çözümler sunabilmektedir.

Gerçek hayattan örnekler

Teknolojiler halen geliştirme aşaması olması nedeniyle, bazı mobil operatörler saha denemelerinde hem lisanslı NB-IOT hem de lisanssız LPWA (özellikle LoRa tabanlı) kullanmaktalar.

Bazı isimler vermek gerekirse Deutsche Telekom Almanya daki, Orange Fransa daki ve SK Telecom Güney Kore deki denemeleriyle bazı örnekler olarak karşımıza çıkmaktadır.

Zafer diye bir şey yok, önemli olan düşük maliyetler !!!

Bir teknoloji diğerini alt etmesi ve zafer kazanacağını düşünmemekle beraber, pek çok operatör maliyet ve gelir kaygısını dikkate alarak yöntem ve çözümlerini oluşturacaktır.

Çözümlerin şu ya da bu sektör ile ilgili olmadığı, insanlarla ilgili olduğunu görebiliriz. İlerleyen günlerde farklı sektörler için amatörce bazı çözümler üzerinde düşünerek görüşlerimi sizlerle paylaşmaya devam edeceğim.

Saygılarımla,

Gökhan Yanmaz