Cep telefonları için uydu kuleleri: Hızlı yazışmalar için yeni sistemler geliştiriliyor

Starlink uydu ağı, Amazon ve Apple, AST Space Mobile, Huawei ve Link Global gibi diğer şirketlerin ardından bu ay ilk kez ‘V2 Mini’ adı verilen en yeni nesil uyduları aracılığıyla cep telefonları arasında dördüncü nesil (LTE) bağlantıyı kullanarak kısa mesaj gönderip aldı.

Uzay üzerinden kısa mesajlar

SpaceX tarafından işletilen uydu takımyıldızı Starlink, dünya çapında en az sekiz mobil ağ sağlayıcısının abonelerine kısa mesaj hizmeti sunmayı amaçlıyor ve önümüzdeki yıllarda bu sağlayıcılar tarafından kullanılan yer istasyonlarına ihtiyaç duymadan veri ve sesli mesaj kapsamı da sağlayabilir. 

Starlink için elde edilen bu yeni başarı, uyduların ve hücresel istasyonların yaşadığı dönüşümün en son örneğini teşkil ediyor. Az sayıda şirket, cep telefonları ile Dünya yörüngesindeki uydular arasında birkaç yüz kilometreyi kapsayan bir bağlantı kurmak için yönlendirilmiş hüzmeleme gibi mevcut teknolojileri geliştirmenin yanı sıra uydu yapma ve fırlatma maliyetinin düşük olması gibi çeşitli faktörlerden faydalanıyor. Bunlardan en önemlisi, uydular onlarca kilometre hızla yörüngeye oturduğundan ve bu da Dünya yüzeyindeki herhangi bir cep telefonuyla iletişim kurmak için biraz zamana ihtiyaç duydukları anlamına geldiğinden, yeni baz istasyonlarının ilk kez ağın hareketli bileşeniyle bağlanması olarak kendini gösteriyor.

Amerikan Mühendisler dergisi için Spectrum web sitesi, günümüzde bu sorunları çözmek için rekabet eden şirketlerin şu ana kadar ticari bir uydu (Huawei - China Telecom - Link Global - Apple - ve "Global Star") aracılığıyla geleneksel telefonlarda metin mesajları gönderip almayı başardıklarını ve deneysel bir uydu (AST Space Mobile) kullanarak beşinci nesil iletişim ağı üzerinden ses ve veri iletişimi gerçekleştirdiklerini ortaya koydu.

Uydu telefonları

Çok yakın zamana kadar uydular birkaç yüz kilometre ötedeki cep telefonlarıyla iletişim kuramıyordu.

Bununla birlikte, insanların uzak yerlerdeki keşif gezilerinde yanlarında taşıdıkları uydu telefonları büyük antenlere sahip ve birden fazla uyduyla açık görüş hatlarına ihtiyaç duyuyor ve bir iletimi almak biraz zaman alıyor. Karasal ağlar ile hücresel uyduları entegre etmenin, baz istasyonları arasında hareket etmek ve iletimleri bir kuleden diğerine aktarmak kadar kolay olmadığı ise altı çizilen diğer bir konu.

Danimarka'daki Aalborg Üniversitesi'nde kablosuz iletişim alanında uzman bir araştırmacı olan Melissa Lopez, nihai ve birincil hedefin karasal ve karasal olmayan ağlar arasında tam ve sorunsuz bir entegrasyon sağlamak olduğuna inanıyor.

Starlink 4G bağlantısı hakkında çok fazla ayrıntı vermiyor, ancak mevcut kesintisiz hücresel iletişim için birkaç yapı taşı sunuyor.

Karasal ve uydu ağlarının entegrasyonu

Telefonları uydulara bağlamak için üç ana faktör bulunuyor. Şirketler, cep telefonu tasarımlarını uydu telefonu olacak şekilde değiştirmek yerine, uydu ağını cep telefonlarıyla yarı yoldan daha fazla bir noktada buluşacak şekilde yeniden tasarlıyorlar.

Uyduları baz istasyonlarına dönüştürme çabalarında şirketler antenlerin boyutlarını önemli ölçüde büyütüyorlar. Örneğin AST Space Mobile tarafından modifiye edilen ilk uyduların anten alanı 64 metrekareydi, bunu 128 metrekarelik antenlerle donatılmış başka bir uydu nesli izledi ve sonraki aşamada 400 metrekarelik antenlere sahip uydular inşa etmeyi planlıyorlar.

Starlink'in V2 Mini uydularının anten alanı 6,21 metrekare ancak şirket beklenen büyük roketinin inşasının tamamlanmasının ardından daha büyük boyutta hücresel iletişim uyduları geliştirmeyi ve fırlatmayı planlıyor.

Şirketler uydularını cep telefonu kulelerine benzer bir şeye dönüştürmek için yörüngedeki yüksekliklerini azaltmaya çalışıyorlar. Uzay Çağı'nın ilk birkaç on yılı boyunca, iletişim uyduları Dünya'nınkinden çok daha yüksek eşzamanlı yörüngelerde kullanıldı ve bu sayede gezegen yüzeyinin daha büyük bir bölümünü uzun bir süre boyunca kapsayabildiler. Ancak bu tür uydular günümüz uydularına kıyasla çok daha az sayıda cihazı idare edebiliyordu.

Son on yılda daha küçük, daha ucuz uyduların üretilmesi ve fırlatılmasındaki gelişmeler, alçak Dünya yörüngesinde bulunan çok sayıda ucuz uyduya dayalı ticari modellere kapı açtı. Bu tür bir uydu uzun süre dayanmayabilir ancak Dünya'daki cep telefonlarından gelen zayıf sinyalleri tespit etme ve artan faaliyetleriyle başa çıkma konusunda daha iyi bir performansa sahip.

Geliştirilmiş vektör hüzmeleme, vericinin diğer alıcılarla etkileşime girmeden sinyali en iyi alıcıya yönlendirmenin yolunu nasıl hesapladığını gösteren bir başka faktördür. Bu yöntem, iletimin bir binadan veya dağın yamacından ve yer kulelerinden yayınlanmasına veya saatte onlarca kilometre hızla hareket eden bir uydudan gelen dar, hızlı hareket eden bir iletimin hassas bir şekilde hedeflenmesine bağlı olabilir.

Bu daha gelişmiş yöntem, ses dalgalarının uyumuna benzer şekilde, her birinin diğerini desteklemesi için aynı sinyallerin birden fazla antenden gönderilmesine dayanabilir.

Konuyla ilgili bir dizi makalede görüşlerini açıklayan araştırmacılar, yönlendirilmiş ışın yönteminin gelecekte daha fazla sayıda uyduya yayılmasının mümkün olabileceğini öne sürüyor. Bu makalelerden birinde, bugün baz istasyonlarına karşılık gelen tek bir uydunun yaptığı işi yapmak üzere birbirine yakın uçan 20'den fazla küçük uydunun kullanılmasına dayanan bir senaryodan bahsediliyor. Münih Alman Üniversitesi'nde iletim işleme alanında uzmanlaşmış bir öğrenci ve bu son makalelerde yer alan araştırmacılardan biri olan Diego Tosi, "Bu uyduların her biri tamamen özerk ve kendi bileşenlerine sahip. Buradaki temel model, sinyallerin tutarlı bir şekilde ulaşmasını sağlayan frekans, faz ve zamanın düzenlenmesinden sorumlu olan bu senkronizasyon programlarıdır” dedi.

Şu anda Starlink ve rakiplerinin sundukları, önemine rağmen çok mütevazı kalmaktadır. Uzmanlar, bu şirketlerin şu anda sunduklarını ‘hiç yoktan iyidir’ şeklinde yorumlarken, ancak uzun vadede, 6G hizmetinin yayılmasını artıracak yaklaşımlara ihtiyaç duyulacağını belirtiyorlar.