6 GHz altı frekanslı ağ tamamen kullanıma sunulmuşken, Çin neden hala 5G milimetre dalga teknolojisini geliştiriyor?

Küresel 5G ağ frekans bantları esas olarak 6 GHz altı frekans bandı ve milimetre dalga (mmWave) frekans bandı olarak ikiye ayrılır. 5G milimetre dalga ağı ve 6 GHz altı ağ, "ikisinden sadece birini seçebileceğiniz" düşmanca bir ilişki içinde değil, "hem pastayı yiyebileceğiniz hem de pastanın sahibi olabileceğiniz" tamamlayıcı bir ilişki içindedir. Her ülkenin önce hangi teknik yolu izleyeceğine dair tercihi, daha çok kendi ulusal koşullarına bağlıdır. Çin'in 5G 6 GHz altı ağ altyapısı olgunlaştıktan sonra, 5G milimetre dalga ağlarının inşası da gündeme alınmıştır.

Mart 2020'de Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı "5G'nin Hızlandırılmış Gelişimini Teşvik Etme Bildirisi"ni yayınladı. Bildiride açıkça belirtildiği üzere, "bazı 5G milimetre dalga bantları için frekans kullanım planı zamanında yayınlanacak ve 5G milimetre dalga teknolojisinin ticari kullanımına hazırlık amacıyla milimetre dalga ekipmanları ve performans testleri düzenlenecektir." 30 Nisan 2021'de Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, "5G Uygulama "Yelken" Eylem Planı (2021-2023)" Taslağını (bundan sonra "Taslak" olarak anılacaktır) görüşe sundu. Taslak, 2023 yılına kadar ülkemizdeki 5G bireysel kullanıcı penetrasyon oranının %40'ı aşmasını ve kullanıcı sayısının 560 milyonu geçmesini öngörüyor. Aynı zamanda, taslak metinde "5G milimetre dalga frekans planının zamanında yayınlanacağı ve 5G milimetre dalga frekans lisansları için bir ihale sisteminin araştırılacağı" öneriliyor. Bu da, Çin'de 5G Sub-6GHz ağının tamamen devreye alınmasının ardından, Çin'de 5G milimetre dalga ağının inşasının başlamak üzere olduğu anlamına geliyor. Buna ek olarak, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı Baş Mühendisi Tian Yulong, Mart ayında Devlet Konseyi Bilgi Ofisi'nin düzenlediği basın toplantısında, bilgi ve iletişim sektörünün yüksek kaliteli gelişimini teşvik etmekten bahsederken, "5G ağ kurulumunun düzenli bir şekilde ilerletileceğini ve 6G'nin planlamasının hızlandırılacağını" vurguladı.

5G milimetre dalga ve 6 GHz altı frekans bantları birbirini tamamlayıcıdır.

Milimetre dalgaları, dalga boyları 1 mm ile 10 mm arasında ve frekansları 30 GHz ile 300 GHz arasında olan elektromanyetik dalgaları ifade eder. Mobil iletişim alanında, 24 GHz ile 100 GHz arasındaki elektromanyetik dalgalara genellikle milimetre dalgaları denir.

Uluslararası Telekomünikasyon Birliği'nin (ITU) 2019 Dünya Radyokomünikasyon Konferansı (WRC-19), 24 GHz ile 86 GHz arasındaki milimetre dalga frekans bantlarının Uluslararası Mobil İletişim (IMT) için kullanılacağına karar vermiştir. Bunlar arasında 24.25-27.5 GHz, 37-43.5 GHz ve 66-71 GHz frekans bantları, küresel olarak entegre edilmiş IMT frekans bantlarıdır.

6 GHz altı frekans bandına sahip 5G sistemine kıyasla, 5G milimetre dalga iletişimi, 24 GHz ile 100 GHz arasında ultra geniş bir bant genişliğine sahiptir. Bu da ona daha yüksek hız, daha düşük gecikme süresi ve esnek ve elastik hava arayüzü yapılandırması gibi benzersiz avantajlar sağlar. Sistem kapasitesi, iletim hızı ve farklı uygulamalar açısından geleceğin kablosuz iletişim ihtiyaçlarını etkili bir şekilde karşılayabilir.

Örneğin, iletim hızı açısından, Ookla'nın Speedtest uygulamasından elde edilen çok sayıda ölçüm verisine dayanan son analizi, 5G milimetre dalga frekans bandının 6 GHz altı frekans bandına göre 16 kat daha hızlı olabileceğini gösteriyor.

İkinci olarak, 5G, veri iletiminde alt taşıyıcılar ve zaman dilimleri olmak üzere iki boyutu kullanır. Milimetre dalgaları, yüksek bant genişliği, geniş alt taşıyıcı aralıkları ve küçük karşılık gelen zaman dilimleri özelliklerine sahiptir. Bu da 5G milimetre dalga gecikmesini 6 GHz altı frekans bandının yalnızca yaklaşık %25'i kadar yapar. Benzer şekilde, milimetre dalgaları daha geniş kullanılabilir bant genişliğine ve daha yüksek iletim hızlarına sahip olduğundan, daha geniş bir terminal erişim yelpazesini karşılamak için daha büyük kapasite de sağlayabilirler.

Ek olarak, 5G milimetre dalga teknolojisinin daha yüksek indirme hızı, paraziti azaltırken yoğun mekansal çoklu erişimi destekleyebilir; bu da aynı bölgede aynı anda internete erişen çok sayıda kullanıcının neden olduğu tıkanıklık sorununu daha iyi çözebilir. Özellikle istasyonlar, havaalanları ve stadyumlar gibi yoğun nüfuslu ortamlardaki uygulamalar için uygundur.

Yüksek çözünürlüklü video canlı yayın, güvenlik izleme, teletıp ve bazı endüstriyel uygulamalar gibi yükleme hızı ve düşük gecikme süresi gereksinimlerinin yüksek olduğu ilgili sektör uygulama alanlarında, 5G milimetre dalga büyük yükleme kapasitesi ve düşük gecikme süresi özellikleri bu ihtiyaçları daha iyi karşılayabilir.

Özellikle belirtmek gerekir ki, 5G milimetre dalga ağı, optik fiber ağ ile çekirdek ağ arasında bağlantı kurmaya gerek kalmadan kendi kendine geri bağlantı (backhaul) gerçekleştirebilir. 6 GHz altı frekanslara dayalı 5G ağları hala geleneksel optik fiber geri bağlantı çözümlerine bağımlıdır; yani her 5G baz istasyonunun optik fiber aracılığıyla çekirdek ağa bağlanması gerekir ki bu da kurulum maliyetlerini artırır. 5G milimetre dalga IAB (Entegre Erişim ve Geri Bağlantı) teknolojisi, 5G milimetre dalga baz istasyonlarının diğer 5G milimetre dalga baz istasyonlarını röle düğümü olarak kullanmasını ve nihayetinde çoklu atlama fonksiyonları aracılığıyla kablosuz iletim şeklinde çekirdek ağa geri bağlantı sağlamasını destekleyerek kurulum maliyetlerinde büyük tasarruf sağlar. Bu aynı zamanda 5G milimetre dalga baz istasyonlarının daha uygun maliyetli ve yoğun bir şekilde kurulmasını da mümkün kılar.

Ek olarak, milimetre dalga teknolojisi, GPS ve LTE'nin doğruluğunu çok aşan (doğruluk metre altı seviyesine ulaşabilir) konumlandırma hizmetleri sağlamak için 5G araçtan her şeye (V2X) de kullanılabilir.

China Unicom Teknoloji İnovasyon Departmanı Genel Müdürü Ma Hongbing şunları söyledi: "5G milimetre dalgasını MEC ve yapay zeka teknolojileriyle birleştirerek, milimetre dalgası hedef müşteriler için özelleştirilmiş özel ağ hizmetleri sağlayabilir ve akıllı fabrikalar, akıllı parklar ve akıllı terminaller gibi senaryolarda yaygın olarak kullanılabilir."

Milimetre dalgaları, 6 GHz altı frekans bandına kıyasla hız ve gecikme açısından avantajlara sahip olsa da, bazı sınırlamaları da vardır. Örneğin, sinyaller kolayca zayıflar, nüfuz gücü düşüktür ve kolayca engellenir. Şu anda bu sorunları iyi bir şekilde çözebilen ışın yönlendirme, ışın izleme ve diğer teknolojiler mevcut olsa da, 6 GHz altı frekans bandı kapsama alanı ve kurulum maliyeti açısından hala daha büyük avantajlara sahiptir.

Özetle, 5G milimetre dalga ağı ve 6 GHz altı ağ dağıtımı birbirleriyle rekabet etmiyor veya birbirlerinin yerini almıyor, aksine birbirlerini tamamlıyor. 5G'nin geniş kapsama alanını sağlamak için 6 GHz altı ağ kullanılırken, kapalı mekanlarda (spor etkinlikleri, konserler, büyük konferanslar), ulaşım merkezlerinde (metro istasyonları, hızlı tren istasyonları) ve ofis alanlarında, ayrıca açık alanlarda hotspot kapsama alanı, kablosuz geniş bant erişimi vb. için milimetre dalga sistemleri kullanılabilir. Milimetre dalgalarının ve 6 GHz altı ağların koordineli dağıtımı, yüksek kapasite ve geniş kapsama alanının organik bir kombinasyonunu sağlayabilir.

Çin'in 5G milimetre dalga ağını kurma çalışmalarına yönelik ön hazırlıklar çoktan başladı ve sorunsuz bir şekilde ilerliyor.

Eğer 6 GHz altı frekans ağı 5G kapsama sorununu çözüyorsa, o zaman 5G milimetre dalga ağı 5G'nin avantajlarını en üst düzeye çıkarabilir ve böylece daha büyük bir değer ortaya çıkarabilir.

Qualcomm Çin Başkanı Meng Pu da şunları söyledi: "5G'nin orijinal tasarım hedeflerine ulaşmak için tüm spektrum kaynaklarının kullanılması gerekiyor. 6 GHz altı orta ve düşük frekans bantları kapsama alanı, kapasite ve performans arasında bir denge sağlayabilirken, 24 GHz üzerindeki yüksek frekanslı milimetre dalgaları en üst düzey 5G performansını ve kapasitesini destekleyerek birçok senaryo ve sektöre yeni nesil kablosuz bağlantı deneyimi ve endüstriyel internet gibi dikey alanlara ultra güvenilir ve düşük gecikmeli mobil iletişim getirebilir."

GSMA'nın geçen yıl Eylül ayında yayınladığı "5G Milimetre Dalga Teknolojisi Beyaz Kitabı"na göre, 5G milimetre dalga teknolojisinin 2035 yılına kadar küresel GSYİH'ye 565 milyar ABD doları katkıda bulunacağı tahmin ediliyor. Bunların arasında, Çin'de 5G milimetre dalga frekans bantlarının kullanımından doğrudan elde edilecek ekonomik faydaların 2034 yılından önce yaklaşık 104 milyar ABD dolarına ulaşacağı öngörülüyor.

Şu anda Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Avrupa ve Güneydoğu Asya'da 5G milimetre dalga ağları kurulmuş durumda. GSA'nın bu yıl Mart ayında yayınladığı verilere göre, dünya genelinde 150'den fazla operatör şu anda 5G milimetre dalga teknolojisine yatırım yapıyor.

Çin IMT-2020 (5G) Tanıtım Grubu'nun 5G milimetre dalga test planına göre, 5G milimetre dalga teknolojisinin temel teknolojilerini ve sistem özelliklerini doğrulamak amacıyla 2019 yılında milimetre dalga testlerine başlanmıştır. 2020 yılından itibaren, milimetre dalga baz istasyonlarının ve terminallerinin fonksiyonları, performansı ve birlikte çalışabilirliği daha da doğrulanacak ve yüksek ve düşük frekanslı işbirlikçi ağ doğrulaması gerçekleştirilecektir. Aynı zamanda, Çin IMT-2020 (5G) Tanıtım Grubu, tipik senaryo doğrulamalarını da zamanında gerçekleştirmiştir.

Ekim 2019'da, IMT-2020 (5G) Tanıtım Grubu'nun organizasyonu kapsamında, ZTE ve Qualcomm, Çin'in ilk akıllı telefon tabanlı 5G milimetre dalga birlikte çalışabilirlik testini (IoDT) gerçekleştirdi. Temmuz 2020 başında yayınlanan 3GPP Rel-16 sürümünde yeni milimetre dalga MIMO OTA test yönteminin açıklığa kavuşturulmasından iki ay sonra, Eylül ayı sonunda, IMT-2020 (5G) Tanıtım Grubu'nun organizasyonu kapsamında, Qualcomm, Bilgi ve İletişim Teknolojileri Akademisi'nin MTNet laboratuvarında 3GPP Rel-16 MIMO OTA test yöntemine dayalı milimetre dalga performans testini başarıyla tamamladı. Bu noktada, Qualcomm, Çin'de on adet 26GHz 5G milimetre dalga radyo frekansı testinin tamamına katılan ve geçen ilk çip üreticisi oldu.

Milimetre dalga test çalışmaları düzenli bir şekilde ilerlerken, çip ürünlerinin özellikleri de Çin'in milimetre dalga dağıtım ihtiyaçlarını karşılamak üzere sürekli olarak optimize ediliyor. 19 Mayıs 2021'de Qualcomm, Şubat ayında piyasaya sürülen dünyanın ilk 10 Gbps 5G modem ve radyo frekans sistemi Snapdragon X65 için özel olarak geliştirilmiş özellikler ve işlevler sunacağını duyurdu: Bu sayede milimetre dalga 200 MHz bant genişliği ve milimetre dalga SA modu desteklenerek Çin'in milimetre dalga ağ dağıtımının temel gereksinimleri karşılanıyor.

Milimetre dalgalarının yeteneklerini sergileyeceği endüstriyel uygulama senaryoları göz önüne alındığında, Çin'deki milimetre dalga endüstrisindeki yukarı ve aşağı yönlü üreticiler çaba sarf etmektedir. 21 Mayıs 2021'de, IMT-2020 (5G) Tanıtım Grubu ve China Unicom'un teknik rehberliğinde, ZTE, Qualcomm ve TVU Networks, laboratuvar ortamında 26GHz (n258) frekans bandında büyük yukarı bağlantı çerçeve yapısına dayalı dünyanın ilk 5G milimetre dalga 8K video geri bağlantı hizmeti gösterimini başarıyla tamamladı.

Bu gösterimde ZTE, 5G milimetre dalga baz istasyonu sağladı. TVU Networks'ün 5G çoklu ağ birleştirme yönlendiricisi, Qualcomm Snapdragon X55 5G modem ve RF sistemi ile Qualcomm QTM527 milimetre dalga anten modülüne sahip bir CPE tipi test terminali aracılığıyla 5G milimetre dalga bağlantısı sağladı. Gerçek zamanlı olarak toplanan 8K video içeriği, 5G milimetre dalga yukarı bağlantısı üzerinden istikrarlı bir şekilde geri gönderildi ve sonunda oynatılmak üzere alıcı uçta başarıyla alındı.

IMT-2020 (5G) Tanıtım Grubu'nun 5G milimetre dalga test planına göre, farklı uygulama senaryolarını desteklemek için 2021 yılında milimetre dalga büyük yukarı bağlantı çerçeve yapısı geliştirilecektir. Özellikle 8K video olmak üzere ultra yüksek çözünürlüklü videonun gerçek zamanlı geri bağlantısı, mobil ağın yukarı bağlantı bant genişliğine çok yüksek gereksinimler getirmektedir. Bu gösterimde kullanılan DSUUU çerçeve yapısı, yukarı bağlantıya daha fazla zaman dilimi ayırarak mevcut milimetre dalga teknolojisinin en yüksek yukarı bağlantı hızını üç katına çıkarmaktadır. Gösterim, 5G milimetre dalganın süper yukarı bağlantı yeteneklerini doğrulamıştır ve bu, gelecekte birçok 5G endüstri uygulamasının büyük yukarı bağlantı bant genişliği gereksinimlerini karşılamak için büyük önem taşımaktadır.

Şunu da belirtmekte fayda var ki, 2021 MWC Şanghay fuarı sırasında, China Unicom ve GSMA'nın ev sahipliğinde ve Qualcomm'un desteğiyle düzenlenen 5G milimetre dalga sergi alanında, sektörün önde gelen 39 şirketinin desteklediği 5G milimetre dalga uygulamaları ve terminalleri kapsamlı bir şekilde sergilendi. Sergilenen çok çeşitli 5G milimetre dalga terminalleri arasında modüller, cep telefonları, CPE'ler, PC'ler, AR (artırılmış gerçeklik) ve XR (genişletilmiş gerçeklik) ekipmanları, canlı yayın sırt çantaları, robotlar ve diğer zengin kategoriler yer almaktadır.

Sergilenen 5G milimetre dalga teknolojisinin desteklediği çeşitli uygulama senaryoları arasında şunlar yer almaktadır: sporcu rekabet deneyimi, 5G karma gerçeklik akıllı kayak merkezi, 8K video iletimi, 5G tam ekran etkinlik hizmeti ve serbest ekran etkinlik canlı yayını, 5G milimetre dalga panoramik deneyimi vb. Milimetre dalgalarına dayalı 5G çoklu ekran canlı yayın çözümü, Zhangjiakou Uluslararası Kros Kayak Merkezi'nin açık alanını doğrudan yakalamaktadır. İHA'lar, başa takılan kameralar ve profesyonel fotoğraf makineleri kablosuz ağlar aracılığıyla baz istasyonuyla iletişim kurarak, Ulusal Kros Kayak Merkezi'ndeki sporcuların kahramanca pozlarını gerçek zamanlı olarak birden fazla açıdan yayınlamakta, böylece alanın çok açılı canlı yayını sağlanmakta ve gerçek izleyiciler için çeşitli izleme deneyimleri sunulmaktadır. China Unicom şu anda 2022 Pekin Kış Olimpiyatları'nın tek resmi iletişim hizmeti ortağıdır. 5G milimetre dalga ile ilgili terminallerin ve uygulamaların olgunluğu, 2022 Pekin Kış Olimpiyatları'nda milimetre dalga teknolojisi kullanılarak daha iyi 5G hizmetleri sunulmasına yardımcı olacaktır.

5G milimetre dalga teknolojisi gelişmeye devam ediyor ve 6G'nin önemli bir bileşeni haline gelebilir.

Milimetre dalga teknolojisi hala gelişmeye devam ediyor. Örneğin, yukarıda bahsedilen entegre erişim ve geri bağlantı (IAB) teknolojisi; hassas terminal konumlandırmayı destekleyebilen geniş bant konumlandırma teknolojisi; genişletilmiş spektrum desteği: 52.6 GHz'nin üzerindeki frekans bantlarını ve lisanssız yardımcı ve bağımsız çalışma için lisanssız spektrumu destekler; gelişmiş ışın yönetimi: Tam ışın optimizasyonu ve çoklu anten paneli ışın desteği ile gecikmeyi, sağlamlığı ve performansı iyileştirir; çift bağlantı optimizasyonu: birden fazla düğüm bağlandığında terminalin ilk erişim gecikmesini azaltır ve kapsama alanını iyileştirir; güç tasarrufu özellikleri: daha hızlı bağlantı geri bildirimini desteklemek için terminal uyku modunu en üst düzeye çıkararak güç tüketimini iyileştirir.

5G milimetre dalga teknolojilerinin sürekli gelişimi, işlevsellik, verimlilik, spektrum ve dağıtım açısından yeni fırsatlar sunacaktır. Ayrıca, 5G milimetre dalga teknolojisinin yeni nesil 6G teknolojisinin önemli bir bileşeni olması da beklenmektedir.

Samsung'un geçen yıl yayınladığı "Yeni Nesil Hiper Bağlantılı Deneyim" başlıklı 6G teknik belgesine göre, 6G'nin en yüksek hızı 1000 Gbps'ye ulaşacak ve gecikme 100 mikrosaniye kadar düşük olacak. 2028 gibi erken bir tarihte tamamlanıp ticarileştirilebilir ve büyük ölçekli ticarileştirme 2030 civarında gerçekleştirilebilir. Bu temel göstergeler ve zaman noktalarıyla ilgili olarak, diğer iletişim üreticileri de temelde aynı görüşlere sahip.

Samsung ayrıca, 6G standardında kullanılabilecek aday teknolojiler de önerdi; bunlar arasında THz terahertz frekans bandı, yüksek frekanslı sinyal kapsama alanını artırmak için yeni anten teknolojisi, gelişmiş çift yönlü iletişim teknolojisi, ağ kullanımını iyileştirmek ve yapay zekanın uygulamasını geliştirmek için ağ topolojisinin ve spektrum paylaşımının geliştirilmesi yer alıyor.

UNISOC tarafından yayınlanan "6G: Yapay Zeka ile Sınırsız" başlıklı beyaz kitapta, 6G çekirdek teknolojilerinin çeşitleneceği ve terahertz iletişimi, görünür ışık iletişimi, gelişmiş modülasyon ve kod çözme ile uydu-yer işbirliğine dayalı iletimin 6G çekirdek teknolojileri haline gelebileceği belirtiliyor.

Qualcomm, yapay zeka/makine öğrenimi veri odaklı tasarım, tam çift yönlü iletişim, yüksek frekanslı milimetre dalga, gelişmiş konumlandırma, terahertz bandı, akıllı arayüz, yeşil ağ, radyo frekansı algılama, yeni topoloji, aşırı ayrıştırma, bulut sinir ağı yapı araması, ultra güvenli iletişim, yeni paylaşım paradigması vb. gibi ilgili teknolojilerdeki yenilikleri vurguladı.

Birçok üreticinin terahertz iletişim teknolojisinin 6G iletişiminin temel teknolojilerinden biri olacağına inandığı görülmektedir. Terahertz frekans bandı genellikle 300 GHz ile 10,000 GHz arasındaki frekans bandını ifade eder ve 300 GHz civarındaki elektromanyetik dalgalar, daha yüksek frekans bandındaki milimetre dalgaları olarak da kabul edilebilir. Sadece milimetre dalga iletişim teknolojisine hakim olarak terahertz iletişim teknolojisinde atılımlar yapma fırsatına sahip olabiliriz.

2020 yılının ortalarında, Huawei'nin Çin Operatör İşletmeleri Departmanı Başkan Yardımcısı Yang Tao da Huawei'nin 6G ile ilgili ön araştırma çalışmalarına zaten katıldığını kamuoyuna açıkladı. Ön araştırması yapılan 6G, ağırlıklı olarak milimetre dalga bantlarını kullanıyor ve senaryo oluşturma ve teknoloji arama aşamasında bulunuyor.

Şunu da belirtmekte fayda var ki, 2019 yılının sonunda Japonya'nın NTT Grubu'nun Ekipman Teknolojisi Laboratuvarı, indiyum fosfit (InP) bileşik yarı iletkeninden yapılmış 6G ultra yüksek hızlı bir çip geliştirdi ve 300 GHz frekans bandında yüksek hızlı kablosuz iletim deneyleri gerçekleştirdi. 16QAM modülasyonu kullanıldığında, 100 Gbps'ye kadar kablosuz iletim hızına ulaşılabilir. MIMO ve OAM gibi uzamsal çoklama teknolojilerinin bir kombinasyonu kullanıldığında ise, 400 Gbps'yi aşan büyük kapasiteli kablosuz iletimin elde edilmesi bekleniyor ki bu da 6G'nin en yüksek hız gereksinimine oldukça yakın.

Ek olarak, 6G, havada, gökyüzünde, karada ve denizde entegre bir yüksek hızlı iletişim ağı gerçekleştirecek ve milimetre dalga frekans bandı, uydular arası bağlantılar, uydudan aşağıya doğru kapsama alanı için kullanıcı bağlantıları ve uydulardan yer istasyonlarına besleme bağlantıları için de ilk tercih olacaktır.

Bu içerik internetten alınmıştır./ Temel ZekaBu web sitesi yalnızca yeniden yayınlama olanağı sunmaktadır. Bu makalenin görüşleri, duruşu, teknolojisi vb. bu web sitesiyle hiçbir ilgisi yoktur. Herhangi bir telif hakkı ihlali söz konusuysa, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin!