LoRaWAN
İletişim teknolojilerindeki gelişmeler tüm insanlık için fayda sağlayan çözümlere ulaşılmasını sağlıyor. LoRaWAN de bunlardan biri. Aslında düşük güç tüketimi ile uzak mesafelere veri aktarımı sağlayan kablosuz iletişim teknolojisi olarak ifade ediliyor. Dünyanın birçok GSM devi LoRaWAN teknolojileri geliştirilmesi konusunda somut adımlar atıyor. Ülkemizde ise GSM operatörlerinin LoRaWAN teknolojisini kendilerine rakip olarak değerlendirdiğini gözlemliyoruz. LoRaWAN teknolojisinin standart ve ekosistemini geliştiren uluslararası LoRa Alliance Teknik Komitesi başkanı, LoRaWAN şebeke altyapı geliştiricisi Actility şirketinde ileri teknoloji geliştirmeden sorumlu başkan yardımcısı ve Türkiye’de IoT inovasyon ekosistemini geliştirmek üzere gönüllü çalışmalar yapan Nesnelerin İnterneti Topluluğu’nun da kurucu başkanı Alper Yeğin ile LoRaWAN ekosistemini konuştuk.
Alper Bey sizi tanıyabilir miyiz?
25 seneye yakın bir süredir uluslararası arenada iletişim teknolojilerinin geliştirilmesi, standartlarının oluşturulması ve bunları kullanan yeni nesil ürünlerin geliştirilmesi üzerine çalışıyorum. 4G, 5G ve IoT alanlarında temel teknolojilerin oluşturulmasını da içeren aktivitelerde liderlik rolleri de içerecek şekilde katkılarda bulundum. Çalışma hayatıma Silikon Vadisi’nde başladım. Sun Microsystems, DoCoMo, Samsung şirketlerinin Ar-Ge bölümlerinde çalıştım. Şu anda da Actility şirketinde ileri teknoloji geliştirmeden sorumlu başkan yardımcısıyım. Aynı zamanda LoRaWAN teknolojisinin standardını belirleyen LoRa Alliance Teknik Komitesi’nin başkanı ve Alliance’in yönetim kurulunun da başkan vekiliyim. Geçmişte de IETF, 3GPP, ETSI, Zigbee Alliance, WiMAX Forum gibi global organizasyonlarda katkılarda bulundum. Türkiye’de de IoT girişimci ekosisteminin gelişmesini desteklemek amacıyla başlattığımız gönüllü oluşum Nesnelerin İnterneti Topluluğu’nun kurucu başkanıyım. Dönemsel olarak da ITU ve Boğaziçi Üniversitesi bilgisayar mühendislikleri bölümlerinde dersler veriyorum.
LoRaWAN teknolojisi hakkında bilgi verir misiniz? LoRaWAN’ın özelliklerine, iletişim teknolojisindeki rolüne ve avantajlarına da değinirseniz seviniriz.
LoRaWAN teknolojisi, nesneleri Internet’e bağlamak için çok uzağa sinyal gönderebilmek ama bunu yaparken de olabildiğince az enerji tüketme ihtiyacı gibi temel bir ihtiyaçtan ortaya çıktı. Ayrıca kilometrelerce geniş alana yayılmış pille yıllarca çalışabilecek sensörleri destekleme ihtiyacını bunun içerisine katabiliriz.
Az enerji tüketimi deyince aklımıza gelen BLE, Zigbee, Z-Wave var ama bu teknolojiler çok kısa mesafede çalışabiliyor. Çoğu uygulamada bunların sunduğu birkaç 100 metre kapsama alanı yetersiz kalıyor, onlarca kilometre kapsama alanı ve duvarları geçebilmek gerekiyor.
LoRaWAN ile açık alanda kule tepesindeki bir verici, arada engeller olmadığında 30 km’ye kadar sinyal verebiliyor. Burada limitleyici etken dünyanın yuvarlak oluşu. Eğer alıcı ile verici arasına düz çizgi çekebilirseniz, mesela LEO uydulara yerleştirilen LoRaWAN baz istasyonlarında olduğu gibi, o durumda LoRaWAN ile 500-600 km mesafede iletişim kurulabiliyor. Şu anda bu hizmet hazırlıkları içinde olan Lacuna, Eutelsat gibi şirketler mevcut. Hatta 38 km yükseğe çıkan bir balonun 830 km uzaktaki LoRaWAN baz istasyonları ile iletişim kurabildiği gözleniyor. Kapalı alanlarda da bir kata yerleştirilen iç mekan (picocell) baz istasyonu, 2 kat yukarı ve 2 kat aşağıdaki sensörlerden veri alabiliyor.
3G ve 4G teknolojileri uzun mesafe çalışabiliyor, her ne kadar LoRaWAN gibi 500 km’ye varmasalarda, ama bu teknolojileri kullanan sensörlerin pil ömrü çok kısa. Birçok uygulama için 1-2 yıl pil ömrü yetmez, 10 sene ve üstü lazım. 10-12 sene pil değişimi olmadan çalışması gereken su ve gaz sayaçlarında LoRaWAN’ın tercih edilme sebeplerinden biri. LoRa modülasyonu ve LoRaWAN uçtan uca mimarisi bu iki şartı aynı anda sağlayabilen teknoloji olarak geliştirildi.
Bu özelliklerin üzerine bir de lisanssız bantta çalışması, Wi-Fi’da olduğu gibi herkes alıp kurabilsin diye alt yapının çok düşük maliyetlerde olması da eklendi. Mesela iç mekan bir picocell maliyeti 100 doların altına düştü. İç mekan desek de sinyalleri binanın dışında 3-4 km’ye kadar ulaşabiliyor.
Lisanssız bant kullanımı, düşük alt yapı maliyetleri ve uzun mesafe haberleşme yeteneği ile birleşince karşımıza şöyle bir resim çıkıyor. LoRaWAN’ı insanlar evlerinde, iş yerlerinde, fabrika, okul, hastane gibi kampüs ortamlarında kendi ihtiyaçlarını karşılamak için kurup kullanabildiği gibi bu teknolojiyi kullanan operatörler tarafından komple kapsama alanı altına alınan birçok ülke de mevcut. Ayrıca gezegenimizi de kapsama alanına alacak uydu hizmeti çalışmaları da ticari hizmete geçiş için son safhalarında.
Bunlara ek olarak, LoRaWAN AES-128 ile yüksek güvenliğe sahip, açık kaynak ve açık standartlara sahip bir teknoloji. Geçtiğimiz günlerde ITU tarafından da global bir standart olarak onaylandı. Çok da geniş bir ekosisteme sahip.
LoRaWAN teknolojisi hani alanlarda kullanılıyor?
LoRaWAN tüm IoT alanlarında kullanılıyor. Akıllı tarım, binalar, ulaşım, sağlık, sayaçlar, şehirler,
vb. Peki, bu alanların içindeki hangi senaryolar LoRaWAN’in yetkinliğinin dışında kalıyor sorusunu da şu şekilde yanıtlayabiliriz. Megabit hızında, günlük megabyte ve ötesi veri iletimini gerektiren uygulamalar dışarıda kalır. Video taşınması gibi. Ayrıca tam anlamıyla gerçek
zamanlı veri iletişimi. Canlı ses yayını, uzaktan drone kontrolü, uzaktan ameliyat gibi milisaniye seviyesinde gecikmeye toleranslı veri iletimi gerektiren uygulamalar. LoRaWAN, lisanssız banttan çalışıyor olmasından dolayı gerçek zamanlı ya da ağır veri taşıma gerektiren uygulamaları desteklemez. IoT uygulamaları geneline baktığımızda bu ihtiyaçlara sahip uygulamaların zaten çok küçük bir paya sahip olduklarını görüyoruz. Somut örneklerden bahsetmek istiyorum.
Akıllı Sayaçlar
10 seneyi aşkın pil ömrü ve muazzam zorlu ortamlardan sinyal alınabilmesi beklenen su ve gaz sayaçları. Asya, Avrupa ve Amerika’da hayata geçen birçok proje mevcut. Bunlar için kimi ülkelerdeki belediyeler, var olan LoRaWAN operatörlerinden hizmet alabildikleri gibi, kimilerinde de operatör şebekesi mevcut olmadığı için ya da daha hesaplı olduğu için belediyeler kendi LoRaWAN baz istasyonlarını ve şebekelerini kuruyor. Mesela Veolia şirketi Fransa’da 3 milyon su sayacını Orange’ın LoRaWAN şebekesi üzerinden yönetiyor.
Akıllı Şehirler
Belediyelerden devam edecek olursak, şehirdeki sayaçları bağlamanın yanında, hava su, ses kirliliği ölçümü, yeşil alan sulama, köprü kanalizasyon gibi kritik alt yapının durum takibi, belediye makinelerinin konum ve çalışma takibi örnekleri mevcut. Belediyelerin kurmuş ya da kullanıyor olduğu LoRaWAN şebekesi birçok uygulamaya aynı anda hizmet verebiliyor.
Varlık Takip
Pille olabildiğince uzun süre çalışabilmesi için takip cihazlarında da tercih LoRaWAN’dan yana
oluyor. Havalimanı, hastane, üretim alanlarında alet ve makinelerin konumunu takip etmek için lisanssız bant kullanım özelliğinden yola çıkılarak yerel ve kullanıma özel LoRaWAN ağları kuruluyor. Volvo ve Renault fabrikalarında üretilen araçların konumunu takip etmek için LoRaWAN kullanması buna somut bir örnek. Ayrıca tüm ülkenin kapsama alanına alındığı durumlarda buna bisiklet, scooter, evcil hayvan, kargo gönderi takibi de ekleniyor.
İnşaat Yönetim
İnşaat alanındaki işçilerin konumları, iş makinelerinin konum ve durumlarının takibi ivmelenen kullanım alanlarından. Özellikle bazı inşaat alanlarının GSM kapsama alanının dışında olması
ve zorlu doğa, yani radyo iletişim ortamlarında olması, yol, baraj, köprü, tünel inşaatları mesela, LoRaWAN’ı öne çıkaran uygulama alanları olmasının sebebi. Redsea projesinde 40 bin Abeeway trackeri bu şekilde kullanılıyor.
Bina Yönetimi
Bina içinde sıcaklık, enerji tüketimi, oda ve masaların doluluk takibi, hareketli ofis eşyalarının konum takibi, personel takibi uygulamaları mevcut. LoRaWAN iç ortam picocellerin çok düşük maliyetli olması, çok sayıda odaları ve katları kapsama alanına alabilmesi burada etken faktörler.
Fabrika Yönetimi
Personel ve araç gereçlerin konum takibine ek olarak, makinelerin sağlık durumunu gözleyen LoRaWAN bağlantılı sensörler kullanılıyor. Üzerinde yapay zeka algoritmaları çalıştıran, bu sayede kestirimci bakıma yönelik alarmlar oluşturabilen sensörler sahada kullanılıyor.
Türkiye’deki ve dünyadaki durumuyla iilgili nasıl değerlendirmelerde bulunabilirsiniz?
Dünyada LoRaWAN ağları ve üzerlerinde kullanılan cihaz sayısı sürekli olarak artmaya devam ediyor. Dünya çapında 177 ülkede hizmet veren 163 tane LoRaWAN operatörü var. Bunların arasında GSM dünyasının lider isimlerinden Orange, KPN, Swisscom, Proximus ve SKT gibi şirketleri sayabiliriz. Fransa, İsviçre, Hollanda, Belçika, Finlandiya, Tayland, Güney Kore gibi uçtan uca LoRaWAN kapsama alanı altında ülkeler mevcut. Buna ek olarak sayısız kurumsal ve kişisel ağ mevcut. Dünya çapında hızla yayılan topluluk, community, ağlarını da bunlara ekleyebiliriz. Bugün için en ücra beklenmedik yerlerde bile LoRaWAN ağlarına rastlamak mümkün, Alp Dağları’nın tepesinde mesela. Bunun arkasında da çok güçlü bir LoRa Alliance ekosistemi mevcut. 400’ü aşkın uluslararası şirketin üyesi olduğu bir teknoloji ittifakı. İçinde dünyanın ileri gelen bulut, sistem, baz istasyonu, çözüm, chip, sistem entegratörü, operatör şirketler var. Ne yazık ki Türkiye’de bu teknolojiyi kullanmak konusunda çok gerideyiz…
Dünyanın diğer ülkelerinde LoRaWAN fırsatını değerlendirmek üzere GSM operatörleri hemen harekete geçti. Türkiye’de bu durum biraz tersi sanırım. Bununla ilgili nasıl bir değerlendirme de bulunursunuz?
Dünyada bu teknolojiye ilk planda ivme kazandıran GSM operatörleri oldu. Onların kurduğu şebekelerle kullanım hızlandı, ekosistem oluşmaya başladı. Bu ekosistem sayesinde de daha sonra özel kurumsal ağlar devreye girdi. Şu anda hem operatör hem özel ağlar ivmeyi koruyor. Türkiye’de ise şu ana kadar olan, GSM operatörleri LoRaWAN’ı bir tehdit olarak gördü ve uzak durdu. LoRaWAN’in GSM’e bir tehdit olmadığını, hem dünyadaki tier-1 olarak adlandırdığımız lider GSM operatörleri kanıtladı hem de tarihte de 3G ile Wi-Fi arasında benzeri örnek yaşandı. 2000’li yıllarda bazı operatörlerin tehdit olarak gördüğü Wi-Fi, hızla operatörler için bütünleyici ve faydalı bir teknolojiye dönüştü. Bunu herkes yıllar içinde gördü. Kimisi baştan gördü, kimisi sonradan.
LoRaWAN’de de GSM çatısı altında geliştirilen NB-IoT, LTE-M ile böyle bütünleyici bir yapı oluşuyor. Operatörlerin örnek teşkil etmediği, hatta gelişmesine rekabetçi tavır takındıkları LoRaWAN Türkiye’de bu sefer özel ve yerel ağlar ve belediyelerin ağlarıyla ilerleme kaydediyor. Burada operatörlerin tutumundan dolayı kaybeden Türkiye oluyor. Bu teknoloji ne kadar geç kullanıma geçerse, ülkemizde de bu alanda yapılan Ar-Ge, üretilen yerli ve milli ürünler o kadar zayıf kalacaktır. Er ya da geç Türkiye’de de baskın olacak bu teknolojinin zaman içinde sadece pazarı durumunda kalmamız da kaçınılmaz olacak. Gözümüzün önünde bir başka treni de kaçırmış olacağız.
Bu teknolojinin 5G ile arasındaki ilişki nedir?
Ne yazık ki şu anda 5G’nin ne olduğu ile ilgili ciddi bir kafa karışıklığı mevcut. 5G gelecek, başka hiçbir iletişim teknolojisine gerek kalmayacak gibi orantısız bir pazarlamanın sonucu olarak abartı bir durum var. 5G’nin içine baktığımızda mmwave dediğimiz 6Ghz ve üstü çok yüksek frekansta radyo iletişim de var. Ayrıca core network yani çekirdek şebekenin sanallaştırılması ve buluta taşınması
da mevcut. Her ikisi de geniş bant iletişimini daha çok ölçeklemek ve maliyetleri düşürmek amaçlı. Bir de 5G’nin içinde bulunduğumuz 10 seneye damgasını vuracak her türlü kablosuz iletişim teknolojileri topluluğu açısından bakılması, GSM şirketlerinin “3GPP’nin kablosuz iletişimin standardını biz belirleriz” duruşundan kaynaklanıyor. Daha önce 3GPP2 ve WiMAX’e karşı kazanılmış zaferlerinden dolayı. Radyo teknolojisi açısından baktığımızda, 5G’nin kitlesel IoT’nin temel ihtiyacı olan geniş kapsama alanı düşük enerji tüketim şartlarını komple ıskaladığını görüyoruz. 2011 yıllında içinde bulunduğum Ar-Ge sürecinde de buna bizzat şahit oldum. 3GPP operatörleri karlı bulmadıkları IoT’nin teknik şartlarını tamamen göz ardı edip, onun yerine cep telefonu kullanımı için hücre kapasitesini ve iletişim hızını 10 katına çıkarma şartlarını belirleyici aldılar. Sonuç olarak varılan yüksek frekanslarda iletişim mesafesi düşüyor ve pil ömrü hızla kısalıyor. İşte bu yüzden, 3GPP’nin 5G mimarisinde LoRaWAN’in karşısına çıkardıkları, 4G’de geliştirilen LTE’den devşirme NB-IoT’den başkası değil. NB-IoT radyo performansı ve özellikle de enerji tüketiminde LoRaWAN’dan çok geriye düşmekle beraber, gerçek zamanlı, yani real-time iletişim ve daha yüksek veri kapasitesiyle bütünleyici rol üstlenebiliyor. 5G terimine daha geniş açıdan, içinde bulunduğumuz 10 senelik dönemin iletişim yüklenicileri gözüyle bakarsak da tabii o açıdan LoRaWAN bu resmin içinde yerini alıyor.
IoT teknolojileri için önemli bir iletişim hizmeti sunan LoRaWAN’ın geleceği hakkında öngörüleriniz neler?
LEO ve hatta GEO uydular üzerinden LoRaWAN iletişimi sağlanması konusunda ticari hizmetlere çok yaklaştık. 2022’de öncü kullanımlar başlayacak. Daha sonrasında gökyüzünün uydularla dolmasıyla paralel bir şekilde gezegenimiz LoRaWAN kapsama alanına girecek. Yeryüzünde ise community networks yani topluluk ağları çok hız kazandı. Burada da ivme devam edecek ve operatör ve kurumsal bazlı karasal ağlara ek kapsama alanı oluşacak. Roaming sayesinde yüzlerce ağın, uydular dahil, ortaklaşa çalışarak son kullanıcıya tek bir ağ hizmeti gibi sunulması mümkün olacak. Öye yandan LoRaWAN’in evlere girişi hızlanacak ve tüketici elektroniğine de nüfus edecek.
Evlerdeki TV, settop box, DSL modem gibi cihazların birer LoRaWAN picocell içermeye başladığını göreceğiz. Adım adım LoRaWAN gezegenimizin dijital sinir ağını örecek. GSM ve Wi-Fi’nin yanında 3. temel iletişim teknolojisi olarak yerini alacak.
Gelişmeler bu şekilde olurken, tekrar Türkiye’ye dönecek olursak, bizim yapmamız gereken bu alana hem akademik hem de endüstriyel Ar-Ge yatırımlarını yapmamız gerek. GSM teknolojisinin çıktığı 1990’lı yıllardan itibaren bu alana Ar-Ge yatırımı yapmış olsaydık şimdi nerelerde olabileceğimizi düşünürsek, benzeri bir safhadaki LoRaWAN için bu sefer treni kaçırmayalım mesajımı tekrarlamak isterim.
Actility’yi tanıtır mısınız?
Actility, LoRaWAN ekosisteminde anahtar rol oynayan iki lider şirketten birisi. Bunlardan biri RF modülasyonunu geliştiren ve chip’lerin ana üreticisi Semtech. Diğeri de ilk LoRaWAN standardının yazarları arasında olan (diğer ikisi Semtech ve IBM), LoRa Alliance’in kurucu ve daimi yönetim kurulu üyesi, 60’a yakın operatöre core network alt yapısı sunarak açık ara pazar lideri Actility. Actility, LoRaWAN standardına daha sonraki yıllarda da en çok katkıyı yapan şirket durumunda. Actility’nin ürünü core network dediğimiz, uç cihazlar, yani sensörler ve baz istasyonları dışında kalan şebekenin yönetiminden sorumlu network server, join server, FUOTA server, roaming hub, location server, OSS/BSS gibi bileşenlerden oluşuyor. Bunlar tüm ülkeyi kapsama altına alan operatörlerden sadece bir picocell ile ev ve iş yeri kurulumlarına kadar çok farklı ölçeklerde çalışabilen sistemler. Ürün yelpazesi sektörün en genişi olmakla birlikte aynı zamanda telco-grade ve sahada en geniş ve en uzun süre kullanımıyla da en olgun ürünleri içeriyor. Actility, dünyanın üç bölgesinde de ISO9001 sertifikalı operasyonel destek merkezleri olan, Cisco, Bosch, Foxconn, Inmarsat, Orange gibi IoT sektörünün anahtar şirketlerinden stratejik yatırım almış bir teknoloji şirketidir.
