Kablosuz Geniş Bant Teknolojisi: Amasya İli ve Civarında Wimax Teknolojisinin Kullanılabilirliği Semih Çakır Amasya Üniversitesi Merzifon M.Y.O., Bilgisayar Teknolojileri Bölümü, Amasya semih.cakir@amasya.edu.tr Özet: Wi-MAX, Mikrodalga Erişimi için Evrensel Uyumluluk, IEEE802.16 standardında IP temelli kablosuz erişim olanağı sunan bir teknolojidir. İlk olarak 2004 yılında tanıtılan Wi- Max, sabit olmanın yanı sıra mobil kullanıcılara da yüksek hızda kablosuz veri transferi sağlamaktadır. Bu çalışmada, Amasya ili ve çevresinde Wimax teknolojisinin, şehrin fiziki yapısı itibariyle kullanılabilirliği araştırılmıştır. Amasya ili gözetilerek Wimax teknolojinin Türkiye ve dünyada ki güncel gelişmeleri hakkında bilgi verilmiştir. Anahtar Sözcükler: Wimax, Kablosuz Ağ, IEE802.16 standartları. Wireless broadband technology: Availability of wimax technology in and around the province of Amasya Abstract: Wi-MAX, Worldwide Interoperability for Microwave Access, is wireless broadband technology based on IEEE 802.16 standards. Wi-Max, provides users with highspeed wireless data access to fixed as well as mobile users. Wi-Max is the one of the IP-based communications technologies. First standart of Wi-Max was introduced in 2004. In our study, Wi-Max technologies development process in and around the province of Amasya. This technology has been researched, also given some information about infrastructure work on Wi- Max technology and latest developments of this technology in Turkey and over the world. Keywords: Wi-Max, Wireless, IEE802.16 standards.
1.Giriş İnternet tabanlı hizmet ve uygulamaların yaygınlaştığı ve geliştiği günümüz teknolojisinde bu teknolojiyi kullanacak cihaz ve aygıtlarda da eşzamanlı bir gelişme meydana gelmiştir. Akıllı telefon, mobil cihazlar (Tablet, PDA vb.) ve akıllı Ultra görünüme sahip TV lerin yaygınlaşması ve geniş kitleler tarafından kullanılması beraberinde servis kalitesi (QoS), veri güvenliği, düşük maliyet, iletim hızı, kapsama ve kullanım alanı gibi parametrelerin kullanıcıyı tatmin edecek boyutta olmasını gerektirmektedir. Bu nokta da ifade edilen parametreleri bünyesinde bulunduran ve 2001 yılından günümüze kadar adından daima söz ettiren WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access, Mikrodalga erişimi için Evrensel Uyumluluk) teknolojisi ön plana çıkmaktadır. 4. nesil (4G) teknolojilerinden biri olan WiMAX, açık alan kablosuz sistem özellikle yüksek kalitede ses-görüntühareketli video ve yüksek hızda veri aktarımı olanağı sağlayan sabit (fix) veya taşınabilir (mobil) teknolojidir. Wimax teknolojisi sabit (fix) istasyonlar yaklaşık 50 km, taşınabilir istasyonlar için 15 km çapında 75 Mbps hızında internet erişimi sağlamaktadır[1,2]. Günümüzde kullanılan Wi-Fi teknolojisinin 30m-100m mesafede internet erişim olanağı sağladığı bilinmektedir. Ülkemizde olduğu gibi diğer ülkelerde ulaşımın dahi güçlükle sağlandığı kırsal bölgelerde veri alış-verişi sağlama açısından WiMAX teknolojisi Wi-Fi ve kablolu internet erişimi sağlayan teknolojilere göre daha uzun menzil ve yüksek bant genişliğine sahip kablosuz(wireless) internet erişimi sağlar. Bu özellikler göz önüne alındığında WiMAX in üstünlüğü ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada WiMAX teknolojisi, Wimax ve IEEE802.X standartları, Dünya da WiMAX kullanımı, ülkemizdeki gelişmeler ve WiMAX teknolojisinin Amasya ili ve çevresindeki ilçelerdeki özellikle Merzifon ilçesindeki kullanılabilirliği hakkında görüşlere yer verilecektir. 2. Wimax ve IEEE 802.X Günümüzde kablosuz veri iletişim teknolojileri birbirleri ile rekabet içerisindedir. Kablosuz yerel ağ erişimi (WLAN Wifi Mesh), mobil iletişim araçlarında kullanılan 3. jenerasyon uygulamaları (GPRS, Edge, UMTS) ve WiMAX [3]. Günümüzde yaygın olarak kullanılan Wi-Fi kablosuz (wireless) LAN (Local Area Network, Yerel Alan Ağı) teknolojisi
IEEE 802.11 kodu ile tanımlanırken değişik hız değerlerinde 802.11b,g,a biçimlerinde görülmektedir [3]. WiMAX geniş bant kablosuz erişim teknolojisidir. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) tarafından meydana getirilen çalışma grupları bazı özel kodlarla tanımlanmaktadır. WiMAX, MAN (Metropolitan Area Network- Metropol Alan Ağı) gibi geniş kapsamlı ağlar için geliştirilen teknolojilerin uygunluğunu belirleyen standartlar topluluğudur ve IEEE802.16 olarak bilinir [3,7]. 2002 yılından sonra 802.16a, 802.16d ve 802.16e kodları ile onaylanmıştır. Şekil1. WiMAX sabit (fix) istasyon [3] Wi-Max, kablosuz sabit (fix) istasyonlar üzerinde verici antenin bulunduğu uzun bir direkten, bir sinyalin minik alıcılarla alınmasına dayalı bir sistemdir. Sinyal, yaklaşık 50 km gibi büyük bir alanda yüksek hızda (75 Mb/s kadar indirme hızı) ve gelişmiş güvenlikte kablosuz internet bağlantısı sağlamaktadır. Wi-Max teknolojisi, 4-5 km'lik alanlarda bilgisayara takılan aparatlarla kablosuz internete ulaşmayı mümkün kılarken; modem ve kabloya ihtiyaç duymadığı için ADSL ve kablolu internet erişimini de gölgede bırakacaktır. Ayrıca modem ve kablo ihtiyacını da ortadan kaldırdığı için büyük bir ucuzluk sağladığı düşünülebilir. Wi-Max, Wi-Max forumu adı verilen, IEEE 802.16 standardına uygun üretilen donanımların; bu standarda uygunluğunu Wi-Max Forumu onaylıdır. ibaresi ile onaylayan bir kurum tarafından desteklenmektedir [1,2,3]. Bu teknolojiler birbirleri ile mukayese edildiğinde kapsama alanı, QoS (Quality of Service), hareket kabiliyeti (mobility), maliyet, hız ve veri güvenliği parametreleri bakımından WiMAX in üstünlüğü ve avantajı net bir şekilde görülmektedir[1,4]. Wi-Max in kullanım nedenleri: a) Kablosuz internete ve haberleşmeye olan ihtiyacın günden güne artması. b) Wi-Fi kablosuz internet, hızı ve fiyatı açısından avantajlı iken, kapsama alanı konusunda, QoS ve hizmet sürekliliği (mobility) konusunda dezavantajlıdır. c) Daha güvenli bir kablosuz ağ teknolojisine ihtiyaç duyulması. d) GSM (Cellular, Hücresel) hizmet kapsama alanı çok geniş, QoS sorunu yok ve hareket edilebilir olduğundan avantajlı. Ancak taşınabilir verinin düşük hızda
iletilmesi ve asimetrik (alış-veriş hız farkı) olması nedeniyle dezavantajlıdır. e) Sabit anten olarak WiMAX bir GSM operatörünün verici direğini farklı frekanslarda çalıştıklarından kullanabilir, bu özelliği ile de maliyeti azaltabilir. f) Wi-Max bir şehirde, cep telefonu baz istasyonları, telefon şebekeleri ve geniş bant internet ağlarını kapsayan bir ağ yapısına sahip olduğundan bahsedilen tüm ağları tek bir hat üzerinden verebilir. Bu da şehirlerde alt yapı çalışmalarını hızlandırabilir. g) Kırsal bölgelerde kapsamanın oluşturulamadığı güç olan noktalarda yüksek bant genişliğine sahip 10-66 Ghz frekeans aralığını kullanarak kablosuz internet olanağı sağlayabilir. h) WLAN gibi kablolamaya gereksinimi yoktur. Ekonomik kazanç sunmaktadır. i) Wi-Fİ nin yaygın bant genişliği 2 Mbps iken WiMAX in 75 Mbps e kadar 50 km lik bir menzile çıkabilmektedir. 2.1. IEEE802.X Standartları WiMAX in tarihsel gelişim sürecine bakıldığında 2002 yılında IEEE 802.16 standardının onaylanması ile WiMAX serüveni başlamıştır. 2003 yılında 802.16a standardı, 2005 yılında ise 802.16d onaylanmıştır. Bu standartların temel farklarını LOS (Line of Sight) ve non-los olmaları oluşturmaktadır. Diğerleri kapsama alanları, sabit(fix), taşınabilir ya da göçebe (nomadic) olması ve bant kapasiteleridir. Frekans Standart Açıklama Aralığı LOS koşullarına 2-11 gerek duymaz. 802.16a GHz Mesafe: 50 km 75 Mb/s QoS desteği 5-6 sağlanmıştır. 802.16b GHz Gerçek zamanlı ses ve görüntü sağlar. Farklı üreticilere 10-66 ait sistemlerin bir 802.16c GHz arada çalışmasına olanak tanır. Kablo döşemenin ekonomik olmadığı yerde 50 km uzaklığa 75 Mb/s iletim hızı sağlar. 2-11 802.16d Göçebe taşınabilir GHz hizmetlerdir. LOS ses, veri ve görüntünün iletimini yapmak mümkündür. Kullanıcının 2-11 hareket halinde 802.16e GHz iken hizmet almasını sağlar. Tablo1. 802.16X standartları frekans aralıkları ve özellikleri
Bit rate (Bağlantı Hızı) Channel Conditions (Görüş) CellRadius (Hücre Yarıçapı) Tablo1 de 802.16X standartların özellikleri ve sahip oldukları frekans değer aralıkları verilmiştir. 802.16 32-134 75 Mb/s 15 Mb/s Mb/s 802.16a LOS (Line Non-LOS Non-LOS of Sight) 802.16e 2-5 km 7-10 km 2-5 km Tablo2. 802.16,a,e standartları değer karşılaştırmaları Tablo2. de Tablo1. in devamı olarak standartların Bit Rate(Bağlantı Hızı), Channel Conditions (Görüş) ve CellRadius (Hücre Yarıçapı) karşılaştırmaları yapılmıştır. LOS: Görüş hattının gerekli olduğu (line of sight) hizmet şeklidir. Burada bir çatıdan veya direkten doğrudan Wi-Max kulesini gören sabit bir anten bulunmaktadır. Görüş hattı içindeki bağlantı daha güçlü ve daha dayanıklıdır [1]. Şekil 2. LOS, görüş hattının gerekliliği NLOS: Görüş hattının zorunlu olmadığı (non-line of sight) hizmet şeklidir. Bilgisayar üzerindeki küçük bir antenin kule ile bağlantı kurduğu Wi-Fi türü bir hizmettir. Bu modda, Wi-Max daha düşük bir frekans alanı (2 GHz - 11GHz) kullanır. Daha düşük 10bant genişliğindeki iletimler fiziksel engeller tarafından kolayca aksatılamamaktadır. Bu bant genişliklerindeki iletimler engellerin etrafından kırılarak ya da eğilerek yayılabilmektedir (multipath özelliği)[1,4]. Şekil 3. LOS ve NLOS şekil yapısı
3. Dünya da Wimax WiMAX teknolojisi Amerika, bazı Avrupa ülkeleri (OECD) ile uzak doğu ülkelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ülkelerde lisans alıp baz istasyonu kurmuş ve sabit (fix) WiMAX ile ses, data ve görüntü hizmeti vermiş çok sayıda genişband kablosuz operatörü(wisp) bulunmaktadır. Müşteri adayı ADSL modeme benzeyen yaklaşık 250 $ alır, operatöre kayıt olur ve abone şifrelerini alır. Daha sonra 3 km çapındaki baz istasyonu kapsama alanında ise örneğin 2Mb/s internet, data, telefon hizmetini hemen almaya başlar [3]. Alman WiMAX operatörü Alman Geniş Bant Hizmetleri (AGBH) Magdeburg ve Dessau da WiMAX hizmetlerini (DSLonair) başlattı. Abonelere aylık 9.95 euro fiyatlandırma ile 2 Mbps indirme / 300 Kbps yükleme bağlantı hızı ve 1.5 GB aylık trafik hakkı veren bir tarife planı sunuldu. Ayrıca abonelerden bir kereye mahsus olmak üzere 16.99 euro bağlantı ve 69.90 euro teçhizat ve kurulum ücreti talep edilmektedir. DBD Aralık 2006 da WiMAX için ulusal bir ek lisans aldı ve yine aynı tarihte Berlin, Leipzig ve Dresden de hizmet vermeye başladı [5]. Şekil4. 2010-2014 yılları arasında WiMAX abone sayısının milyon olarak gösterimi[6]. Şekil4 te 2010 2014 yılları arasında dünya üzerinde WiMAX kullanım artışı gösterilmektedir. Dünya genelinde 2010 yılında 6.8 milyon abone sayısı var iken 2010 yılı sonu itibari ile dünya genelinde WiMAX servis sağlayıcılarından faydalanan kişi sayısının 823 milyon olduğu sadece Kuzey Amerika da bu sayının 127 milyonun üzerinde olduğu belirtilmiştir[6]. ABD'de TowerStream veya SpeakEasy gibi şirketler isteyen şirketlere yüzlerce megabitlik kablosuz erişim için WiMAX teknolojisini kullanmaktadır. Kamu alanı olarak Winipeg Üniversitesi (Kanada) veya Dalian ve Chengdu gibi Çin şirketleri de WiMAX hizmeti vermeye başlamıştır. Dünya genelinde 150 nin üzerinde ülkede WiMAX teknolojisi kullanılmaktadır.
Türkiye de ise Wi-MAX ilk olarak ADSL altyapısı bulunmayan Yozgat Boğazlıyan köyünde test edilmiştir. Kurulan Wi-Max vericisi sayesinde 50kmlik bir alanda internet erişimi sağlanmıştır. Ancak, Wi-Max teknolojisi ülkemizde 3G'nin uygulamadaki gecikmesi dolayısıyla henüz lisanslandırılamamıştır. Türkiye Ulaştırma Denizcilik ve Haberleşme Bakanlığı 24.12.2010 tarihinde TTAŞ (Türk Telekom A.Ş.) ile arasında imzaladıkları Elektronik Haberleşme Alt Yapısı Olmayan Köy, Mezra ve Benzeri Yerleşim Yerlerine Telefon ve İnternet Alt Yapısının Kurulması ve İşletilmesine İlişkin Sözleşme kapsamında elektronik haberleşme altyapısı olmayan 2526 adet köy, mezra ve benzeri yerleşim yerlerine erişim hizmetinin sağlanması planlanmıştır. Söz konusu hizmetin gerçekleşmesini teminen Türk Telekom A.Ş. geçici evrensel hizmet yükümlüsü olarak belirlenmiştir [8]. Strateji Geliştirme Başkanlığı 2015 yılı performans programına göre WiMAX projesi için 25.020.000 TL bütçe ayırmıştır. Söz konusu proje ile Elektronik haberleşme alt yapısı olmayan yerleşim yerlerine ve askeri birliklere alt yapı kurulacaktır. 4. Amasya İli ve Çevresinde Wimax Uygulanabilirliği Amasya, Orta Karadeniz Bölümünün iç kesiminde yer alır. Doğuda Tokat, güneyde Tokat ve Yozgat, batıda Çorum, Kuzeyde Samsun illeriyle çevrilidir. Amasya ve çevresinin genel görünümünde, dağlar ve dağları derin bir şekilde yaran vadiler dikkati çeker. WiMAX teknolojisini şehrin dağlık yapısından dolayı kullanmak oldukça güçtür. Ancak sabit(fix) vericiler kullanarak Wi-Max daha düşük bir frekans alanı (2 GHz - 11GHz) kullanılabilir. Çünkü 10bant genişliğindeki iletimler fiziksel engeller tarafından kolayca aksatılamamaktadır. Çalışmamızın asıl amacını Amasya iline bağlı bölgenin sosyo-ekonomik (hayvancılık, sanayi), askeri üssü (5. Jet Ana Üssü) ve havaalanını içerisinde barındıran geniş bir ovaya yerleşmiş Merzifon ilçesi oluşturmaktadır. Merzifon 311 km 2 755 m. yüksekliğindedir. Şehrin Kuzey yönünde 1200m. yüksekliğinde Tavşan dağı yer almaktadır.
Konum itibari ve askeri radar üssünün bulunması nedeniyle büyük önem arz etmektedir. Şehirde yüksekokul ve fakülte (yapım aşamasında), havaalanı, Türkiye nin 5. Ana Jet Üssü Komutanlığı ve önemli sanayi kuruluşları yer almaktadır. WiMAX uygulama noktasında çok elverişli bir yapıya sahiptir. Aşağıda belirtilen görsellerde Google Map kullanılarak 50m yükseklikten şehrin önemli noktaları arasından ölçümler yapılarak WiMAX istasyonlarının sabit (fix) ve mobil (göçebe) olarak kullanılabileceği ifade edilmiştir. Şekil 5. Tavşan Dağı Merzifon şehir merkezi Mesafe: 2,58 km Ölçüm Yükseklik: 50 m
Şekil 6. Şehir Merkezi 1. ve 2.Organize Sanayi Bölgesi Mesafe: 3,55 km Ölçüm Yükseklik: 50m Şekil 7. Organize Sanayi Bölgesi Hava Sahası (sivil-askeri) Mesafe: 4.96 km Ölçüm Yükseklik: 50m
5. Sonuç ve Öneriler WiMAX kablosuz sabit (fix) istasyonlar üzerinde verici antenin bulunduğu uzun bir direkten, bir sinyalin minik alıcılarla alınmasına dayalı bir sistemdir. Kapsama alanı ihtiyacına göre baz istasyonları ve kullanıcı cihazları ile çalışır. Sinyal, yaklaşık 50 km gibi büyük bir alanda yüksek hızda (75 Mb/s kadar indirme hızı) ve gelişmiş güvenlikte kablosuz internet bağlantısı sağlamaktadır. Dünya da yaygın kullanım ağına sahiptir. Bu çalışmada Amasya ili ve çevre ilçelerdeki WiMAX teknolojisinin uygulanabilirliği incelendi. Amasya ilinin coğrafi olarak dik ve dağlık olması bu teknolojinin uygulanabilirliğini güç duruma sokmaktadır. Ancak daha düşük bir frekans ve band genişliğinde kullanılabilir. Coğrafi, sosyo-ekonomik ve askeri anlamda en uygun yerin Merzifon ilçesi olduğu düşünülmektedir. Şehrin önemli noktalara olan uzaklığı ve ova üzerinde kurulması sistemden maksimum verim alınabileceğini göstermektedir. Ayrıca şehrin diğer önemli ilçelerine olan mesafeleri Merzifon-Suluova 18,24 km, Merzifon-G.Hacıköy 19,3 km ve sinyal engelleyici bir coğrafik etmenin olmaması sebebiyle WiMAX teknolojisinin uygulanabilir olduğu savunulabilir. Türkiye genelinde stratejik olarak bu projeye önemli kaynak sağlanmalı özellikle konum itibariyle Merzifon gibi elverişli noktalar tespit edilip WiMAX teknolojisi yaygınlaştırılmalıdır. 6. Kaynaklar [1] Akman H., Türker F.G., Akman H., Türkiye de Wi-Max Kullanımının Değerlendirilmesi, Akademik Bilişim 2013 Akdeniz Üniversitesi, Antalya, 23-25 Ocak 2013. [2] Yüksel M.E., Zaim H.A., RFID nin Kablosuz İletişim Teknolojileri ile Etkileşimi,Akademik Bilişim 2009 Harran Üniversitesi, Şanlıurfa, 11-13 Şubat 2009. [3]http://alternatifmedya.org.tr/?p=98 Elektrik Mühendisliği, sayı 429, Kasım 2006. [4]http://www.telkoder.org.tr/yusuf-ata-ariak- 039tek-wimax-omurga-isletmeci-lisansi039- onerisini-degerlendirmeliyiz,dp-3076.html [5] http://tr.wikipedia.org/wiki/4g [6]http://www.statista.com/statistics/277656/nu mber-of-wimax-subscriber-worldwide-since- 2010 [7]http://tr.wikipedia.org/wiki/WiMAX [8]http://www.udhb.gov.tr/images/hizlierisim/d 7prf3mn54s99.pdf