Çevremizdeki Kablosuz (Wireless) Teknolojiler

Her şey kablosuz mu olacak? Hergün yeni bir kablosuz teknoloji ile tanışıyoruz.
Son yıllarda kablosuz cihazlarda ve servislerde bir patlama oldu. Cep telefonlarını bu konunun dışında tutsak dahi, hayatımıza giren kablosuz teknoloji sayısı oldukça yüksek.

Tabii ki çok uzun bir süredir kablosuz teknolojileri zaten kullanıyorduk. TV ve diğer cihazların uzaktan kumandaları, garaj kapısı kumandaları, telsiz ev telefonları, araba kumandaları, uzaktan kumandalı arabalar ve diğer oyuncaklar yıllardır elimizde.

Ancak günümüzde kablosuz teknolojiler hiç akla gelmeyecek yerlerde dahi karşımıza çıkmaya başladı. Yeni kablosuz standartlar ve ucuz kablosuz devreleri sayesinde neredeyse her cihaza kablosuz özelliği eklenebilir. Herkes kablosuz kullanımı daha çok seviyor, kimse kablolar ile uğraşmaktan hoşlanmıyor. Kablosuz teknolojiler daha fazla özgürlük sunuyor.

Kablosuz teknolojileri tanımak isteyenler için genel bir bilgi derlemesi aşağıda;

Bluetooth
Bluetooth, İsveçli telefon şirketi Ericsson tarafından geliştirildi. Amacı, kulaklık ile cep telefonu arasında kablosuz iletişim sağlamaktı. Basit bir kulaklık kablosu, neden daha karmaşık bir kablosuz sistem ile değiştirilir? Bu soruyu en başta pekçok kişi sormuştu. Ama sonra herkes bunun faydasını görmeye başladı. Özellikle araç kullanırken.

Şu anda piyasada satılan cep telefonlarının büyük bir çoğunluğunda Bluetooth bulunuyor. Çok sayıda kişi de Bluetooth kulaklık ya da araç kiti kullanmakta (keşke bizim trafikte de çoğunluk olsalar, hala çevresini ve kendisini tehlikeye atarak cep telefonu ile konuşan çok fazla sorumsuz kişi var).

Kulaklık kullanımı için icat edilmiş olmasına rağmen, cep telefonlarındaki aşırı yüksek satış rakamları, Bluetooth çiplerinin de çok ucuzlamasına, böylece başka uygulamalarda da kullanılmalarına yol açtı. Bilgisayar ile cep telefonu bağlantıları, Bluetooth ile çalışan klavyeler, fareler ve yazıcılar da artık çok yaygın. Kablosuz lükse insanlar çok çabuk alıştılar.

Bluetooth'un geliştirilmesi, Bluetooth Special Interest Group (SIG) tarafından devam ettiriliyor. Bu grup standartları sağlıyor ve yeni profiller geliştiriyor. Bluetooth profilleri her cihaz için ayrı ayrı hazırlanıyor. Kulaklık profili, fare profili, araç kiti profili gibi...

SIG aynı zamanda cihazlar üzerinde testler de gerçekleştiriyor. Amaç, tüm cihazların uyumlu çalışması. Bu sayede bir üreticinin cihazı, diğer bir üreticinin cihazı ile "konuşabiliyor".

Bluetooth 2.4 MHz frekansta ve FSK modülasyonu ile çalışıyor. İlk versiyonun hızı 1 Mb/sn iken, 2. sürüm 3 Mb/sn'ye, 3. sürüm 24 Mb/sn'ye kadar çıkabiliyor. Kapsama alanı sadece 10 metre civarında. Açık alanda 100 metre mesafeye kadar ulaşabilen daha güçlü bir versiyon da mevcut.

Bluetooth'un özelliklerinden biri de, çevredeki diğer Bluetooth cihazlarla bir ağ oluşturabilmesi. Cihazlardan biri yönetici oluyor ve en fazla 7 cihaz daha bu gruba bağlanıp veri alışverişi yapabiliyor.

Wi-Fi

Wi-Fi'ın Wireless Fidelity sözcüklerinin kısaltılmış hali olduğu iddia edilse de, aslında Hi-Fi (High Fidelity = Yüksek Sadakat) sözcüğü üzerinde oynanarak oluşturulmuştur. Kablosuz yerel ağ teknolojisi (WLAN) için kullanılan ticari isimdir. WLAN, IEEE tarafından 802.11 numarası ile standartlaştırılmıştır.

Çeşitli frekans bantlarında çeşitleri vardır;

Standart	Frekanslar
IEEE 802.11a	5,15 GHz - 5,725 GHz
IEEE 802.11b	2,4 GHz - 2,4835 GHz
IEEE 802.11g	2,4 GHz - 2,4835 GHz

Veri Hızları:

IEEE 802.11	2 Mbps max.
IEEE 802.11a	54 Mbps max. (40 MHz'ta 108 Mbps)
IEEE 802.11b	11 Mbps max. (40 MHz'ta 22 Mbps, 60 MHz'ta 44 Mbps)
IEEE 802.11g	54 Mbps max. (g+ =108 Mbps, 125 Mbps'a kadar mümkün; 2 Mbps Karma (g+b) IEEE 802.11b)
IEEE 802.11h	54 Mbps max. (40 MHz'ta 108 Mbps)
IEEE 802.11n	300 Mbps max. (kullanılan Teknik MIMO; 20. Ocak 2006'da tasarlandı; Versiyon 2.0 19. Mart 2007'de geliştirildi)

Wi-Fi ağlarının erişimi yaklaşık 100 metre civarındadır. (Cihazların açık alanda olup olmamasına ve antenlere göre bir miktar artıp azalabiliyor)

Wi-Fi, kablodan kurtulmak isteyen evlerde ve işyerlerinde artık bir numaralı tercih durumunda. Akıllı telefonlardan tutun, akıllı televizyonlara, yazıcılara ve onlarca diğer cihaza kadar herşey bu ağa bağlanabiliyor. Oteller, lokantalar, havaalanları ve diğer pekçok mekanda Wi-Fi hizmeti sunuluyor.

ZigBee

ZigBee, kısa menzilli bir kablosuz teknoloji. İşyerlerinde, evlerde, üretim ve süreç kontrolünde izleme ve kontrol amacı ile kullanılıyor. ZigBee Birliği (ZigBee Alliance) tarafından testleri ve sertifikalandırılması kontrol ediliyor.

Birkaç değişik sürümü mevcut. En yaygın kullanılanı 2.4 GHz bandında çalışan sürüm. Veri hızı 250 kbps. Ayrıca Avrupa'da 20 kbps hızında 868 MHz'lik bir versiyonu ve Amerika'da 40 kbps hızında 915 MHz'lik versiyonları da var.

Veri hızı yavaş ama, temel izleme ve kontrol operasyonları için bu hız yeterli. Menzili de kısa, genelde 10 metrenin altında. İlave antenler ile menzil birkaç yüz metreye kadar çıkabiliyor.

En çok görülen uygulama, sensörler ile birlikte kullanım. Sensörler, ana üniteye sıcaklık, basınç, sıvı akış hızı/miktarı, ışık miktarı gibi bilgileri sayısal olarak gönderiyor. Kontrol sinyalleri de ana üniteden diğerlerine yollanıyor. Işıkları yakmak, motorları çalıştırmak ve benzeri kontroller gerçekleştirilebiliyor.

Kablolama masrafları da düşünüldüğünde, birçok durumda kablosuz iletişim, kabloludan daha ucuzdur. Zigbee'nin bu konudaki üstün tarafı, otomatik olarak karmaşık ağlar (mesh network) kurabilmesi. Bu ağlardaki her nokta hem alıcı/verici olarak çalışıyor, hem de çoklayıcı (repeater) görevi görüyor. Böylece uzak mesafelere ulaşacak bir ağ oluşturmak da kolaylaşıyor.

Mesh teknolojisine sahip ağlar daha güvenilir. Ağın bir noktasındaki alıcı/verici bozulursa, diğer tekrarlayıcı noktalar üzerinden alternatif bir yol bulunabiliyor.

Zigbee, aydınlatma, iklimlendirme, izleme, kontrol, güvenlik sistemleri, uzaktan sayaç okuma gibi uygulamalarda kullanılıyor.

UWB - Ultra Wideband (Çok geniş band)

UWB teknolojisi sayesinde çok düşük güç kullanılarak sinyal çok geniş bir band genişliğine yayılabiliyor.

UWB, ilk olarak güvenli askeri iletişim ve radar uygulamaları için tasarlandı. Ancak günümüzde yüksek hızlı veri aktarımı için kullanılıyor.

İlk sürümleri, çok kısa sinyal vuruşları (pulse) ve çok yüksek bir band genişliği (500 MHz'ten fazla) kullanmaktaydı. Bunun için gereken frekans spektrumu çok geniştir.

Sonradan ortaya çıkan sürümler, 528 MHz'lik 3 ayrı frekans aralığı kullanıyor ama her bir aralıkta 128 band taşınabiliyor. Bu yöntem ile 100 Mbps ile 1 Gbps arasında veri hızları elde ediliyor. Ancak menzil çok kısa. Örneğin 10 Mbps hızda tipik olarak 10 metre menzil var. 1 Gbps'e kadar çıkarsanız, menzil sadece 1-2 metreye iniyor. Ancak bunun da kullanım alanı var. Örneğin DVD/Blueray Player ile televizyon arasındaki çok kısa mesafede yüksek çözünürlüklü video sinyali taşımak gibi. Videonun gereksinimi olan çok yüksek hızlı veri aktarımını UWB kolayca yapabilir.

Başka bir uygulama da, PC'ler için kablosuz USB portu olabilir. USB'nin 480 Mbps'lik hızı, UWB sayesinde kablo karmaşası olmadan kullanılabilir.

RFID (Radio Frequency Identification = Radyo Frekanslı Kimlik Saptama)

RFID, barkod sisteminin kablosuz sürümü olarak düşünülebilir. Günlük hayatımızda hiç farkında olmasak da en çok kullandığımız teknolojilerden biri bu. Temassız kredi kartları, işyeri ya da güvenlikli bazı binalara giriş kartları, otopark abone kartları, OGS sistemi, benzin pompalarındaki tanıma sistemleri ilk aklıma gelen örnekler.

RFID için minik bir alıcı/verici özelliği olan, minik de bir antene sahip etiket üretiliyor. Bu etiketteki çip üzerinde kimlik bilgileri ya da diğer bilgiler bulunuyor. Bu etiketler hemen hemen her şeyin üzerine yapıştırılabiliyor. Etiket okuyucuya yaklaştırıldığında, okuyucunun yaydığı radyo dalgalarındaki enerjiyi kullanarak kimlik bilgisini yayınlıyor. Tabii bu enerji o kadar düşük ki, etiketin okuyucuya birkaç santim yakın olması gerekiyor. Bina giriş kartları, temassız kredi kartları bu türden. Bu RFID sistemlerine "pasif RFID" sistemleri adı veriliyor. Sistemin avantajı etiketin herhangi bir pile ya da başka güç kaynağına ihtiyaç duymaması.

OGS sistemleri gibi daha uzaktan okumanın gerekli olduğu durumlarda "aktif RFID" sistemleri kullanılıyor. OGS cihazınız varsa farketmiş olabileceğiniz gibi, bu cihazlar biraz daha büyükçe ve içlerinde pil bulunduruyorlar. Böylece menzil artıyor.

İlk RFID etiketleri 125 kHz'de çalışıyordu. Daha sonra lisans gerektirmeyen 13.56 MHz bandı kullanıldı. Yeni nesil cihazlar ise 800-900 MHz UHF bandında çalışıyor.

Kızılötesi (Infrared - IR)

Kızılötesi ışık kullanarak veri taşıyan bu teknolojiyi hepimiz hergün kullanıyoruz. Televizyon ve diğer cihazlarımızın uzaktan kumandaları IR ile çalışıyor. O yüzden önümüzden biri geçerken kumanda çalışmıyor :)

IR, başka amaçlarla da kullanılabiliyor. Aslında "kullanılabiliyordu" desem belki daha doğru olacak. Eski telefonların hemen hepsinin üzerinde bir IR alıcı/vericisi mevcuttu. Yeni telefonlara artık pek koymuyorlar. Yazıcılar, dizüstü bilgisayarlar ve diğer bazı cihazlarda da mevcut olan IR portunu artık pek kullanmıyoruz.

Veri hızı olarak IR 4 ve 16 Mbps seçenekleri sunuyor. En büyük sorun, sadece 1-2 metrelik menzil ve daha da kötüsü bu menzilde cihazların birbirini görmesi zorunluluğu. Gittikçe daha da az kullanılan bir teknoloji, en azından veri iletişimi için. Uzaktan kumandalarımızda ise kullanılmaya devam edecek.

Near Field Communications (NFC)

Yakın alan iletişimi olarak çevrilebilecek NFC, aslında RFID'nin protokollerini kullanan, RFID'nin bir alt grubu. NFC 20 cm ve daha kısa mesafede, güvenli olarak kullanılmak üzere tasarlanmış. NFC için verebileceğim en meşhur örnekler Apple Pay ve Google Wallet sistemleri.

NFC daha çok mobil cihazlarda ve dijital kameralarda kullanılıyor. Akıllı kartların bazılarında da kullanılmakta. RFID'de olduğu gibi 13.56 MHz bandını kullanıyor. Veri hızları 106 kbps, 212 kbps ya da 424 kbps olabiliyor.

Yukarıda RFID'de yazdığım gibi, RFID'de aktif ya da pasif bir etiket ve bir de okuyucu var. NFC'nin RFID'den en önemli farkı burada. NFC cihazları hem etiket hem de okuyucu işlevine sahip. Yani NFC'li iki cihazı birbirine yaklaştırdığınızda, biri okuyucu gibi, diğeri de etiket gibi (ya da tam tersi) davranabiliyorlar.

ISM BAND RADIO (Endüstriyel Bilimsel Medikal Band Radyo)

ISM, Industrial-Scientific-Medical, yani endüstriyel, bilimsel ve medikal anlamına geliyor. 300 - 500 MHz bandında çalışan bir sistem. Tipik olarak 315 ve 433 MHz en çok kullanılan frekanslar.

Bu sisteme en tipik örnekler, anahtarsız araçlar ve garaj kapısı kumandaları. Sık kullanılan başka uygulama alanları olarak arabalardaki lastik hava basıncı izleme sistemleri ve kablosuz ısı algılayıcıları gösterilebilir.

Çok basit bir veri gönderilecekse, bu kablosuz sistem oldukça avantajlı. Sistemi kullanan çipler çok ucuz, her yerde rahatlıkla bulunuyor ve kullanımları çok kolay.

Bu yazıda başta söylediğim gibi cep telefonu standartlarına, cep telefonundan veri taşıyan EDGE, GPRS ve diğer protokollere hiç girmedim. Onlar da başka yazıya artık...