TELEKOMÜNİKASYON ALANINDA FİZİK MÜHENDİSLİĞİ
A. Raşit GÜLHAN
Telekomünikasyon Kurulu Üyesi
Giriş
Dünya yeni bir endüstriyel devrimin eşiğinde. Bir devrimki, sanayi devriminden itibaren son iki yüzyıldır dünya ekonomisinin bugünkü refahını sağlayan kadar ümit verici. Küresel boyutları kullandığı araçlarla nerede ise dünyayı saniye mertebesinde etkileyen bir devrim. Telekomünikasyonsektörü ise bu devrimin merkezi.
Telekomünikasyon
Telekomünikasyon veya haberleşme(Avrupa Birliği içinde yeni yeni Elektronik Haberleşme –Electronic Communications-) bundan on veya onbeş yıl önce kesin hatları ile telli(telekomünikasyon) ve telsiz (radyokomünikasyon) olarak ayrılmaktaydı. Ancak teknolojideki gelişmeler öncelikle bu iki kavramı birbirine yaklaştırdı ve terminlojiye yeni bir kavramın girmesine neden oldu. Frenkçe tabiri ile “convergence” olan bu kavram Türkçemize genel bir kabül ile yakınsama olarak girdi ancak bana göre birleşim veya kesişim kavramlarının bu kavramı daha güzel anlamlandırmasına rağmen ben yazımda genel kabul gören yakınsama terimini kullanacağım.
Telekomünikasyon Kavramı
TBMM tarafından uzun görüşmeler neticesi kabul edilen ve Resmi Gazetede yayınlanarak 29 Ocak 2000 tarihinde yürürlüğe giren kısaca Telekomünikasyon Kanunu olarak ifade edebileceğimiz Kanunda Telekomünikasyon; “Her türlü itaret, sembol, ses ve görüntünün ve elektrik sinyallerine dönüştürülebilen her türlü verinin kablo, telsiz, optik, elektrik, manyetik, elektro manyetik, elektro kimyasal, elektro mekanik ve diğer iletim sistemleri vasıtasıyla iletilmesi, gönderilmesi ve alınması” olarak tarif edilmektedir.
Bugün yatamakta olduğumuz Dünya’da bazı ülkeler bilgiyi üretmekte ve kullanmakta, bazı ülkeler bilgiye üretmemekte ve fakat bir miktar kullanmakta, bir kısım ülkeler bilgiye erişmekte fakat nasıl kullanacağını bilmemekte, bir kısım ülkeler ne bilgiye erişmekte ve doğal olarak ne de kullanamakta. Ülkeler arasında herçen gün açılan bu farklılık “Digital Divide” veya Sayısal Uçurum veya Bilgi Bölünmesi olarak adlandırılıyor. Gelişmiş ülkeler ile diğer ülkeler arasında gittikçe açılan bu aralık gelişmiş ülkelerin ticari faaliyetlerinin azalmasına neden olmakta. Sayısal uçurumun ve bu uçurumun azaltılmasına yönelik tedbirlerin inceleneceği tartışılacağı ITU WDTC (World Development Telecommunications Conference) 2002 yılında İstanbul’da yaklaşık 1500 kişinin katılımı ile yapılacak.
Telekomünikasyon Alanında Evrim ve Yakınsama
Yakısama ifadesi daha önce birbirinden kesin çizgilerle ayrılan telefon, Kablo-TV, veya data haberleşmesi v.b. gibi telekomünikasyon hizmetlerin veya sabit, mobil gibi hizmet türlerininin artık aynı platform içinde birletmesini ifade etmektedir.
Yakın tarihsel gelişimi içinde yakınsamanın bir değerlendirmesini yapalım. Çok kabaca yakınsamyı ülkemizde araç telefonu olarak adlandırılan NMT (Nordic Mobile Telephone) sistemi ile başladığını söylemek pek hatalı olmayacaktır sanırım. Basit olarak açıklamak gerekirse, bu sistemde belirli noktalara yerleştirilen baz istasyonları aracılığı ile araç telefonlarından yapılan çağrıların sabit telefon sistemine ulaşması sağlanmaktadır. Böylece telsiz sistemleri ile telli sistemlerinin bir sistem içinde birleşmiştir. Her geçen gün yakınsama konseptine uyan yeni cihazlar ve sistemler piyasaya sürülmekte olup; kullanıcı talepleri de bu yönde artmaktadır. Kullanıcılar bir cihaz üzerinde birden fazla hizmeti kullanmak istemektedirler. Bu amaçla üreticler el bilgisayarlarını, cep telefonları veya GPS alıcıları ile birleştirilmek ve çeşitli katma değerli yazılımlar eklenmek sureti ile piyasaya sunmakta ve piyasada bu tür cihaz seçenekleri gün geçtikçe artmaktadır. Parağrafın sağında ve solunda yer alan resimlere dikkatinizi çekmek istiyorum. Bunlardan PDA (Personal Digital Assistant) olarak adlandırılan soldaki 16 MB hafıza kapasiteli olup; GPS alıcısı veya GSM cep telefonu ile kombine olabilen kızılötesi haberleşmesi ile bilgisayarınızla iletişim kurabilen ve piyasada çeşitli markalarda bulunabilen bir cihaz. Diğeri konsept cihaz, bir 3G (Üçüncü Nesil) Cep Telefonu üzerindeki kamerası ile videokonferans yapılabilen 2MB/s (indoor) haberleşme hızında data iletişimi sağlayabilen bir cihaz. Belki gerektiğinde ileride elektronik cüzdan olarak bile kullanabileceğiz. Bu hizmetlerin çoğu içerik sağlayıcısı ile yani yazılım desteği ile sağlanacak ve bu gibi pek çok hizmet yerel kaynaklardan sağlanacak.
Son derece güncel ve tüm dünya ülkelerinde ya lisans verildiği veya verilme çalışmaları sürdüğü için en önemli konular arasında yer alan üçüncü nesil için biraz daha bir şeyler yazmak istiyorum. Halen kullanılmakta olan İkinci Nesil Cep Telefonlarında (GSM) 9.6 ile 384 kbit/s arasındaki hızlarda bilgi aktarımına karşılık 2003-2004 yıllından itibaren hizmete sunulacak olan Üçüncü nesil Haberleşme Sistemleri ile birlikte 2Mb/s bir data hızına erişilmiş olacaktır. Böylelikle hem internet gibi hizmetlere hem de telefon cihazı ile görüntülü haberleşemeye imkan tanınmış olacaktır.
Şekil-2 Mobil Telekomünikasyon Sisteminde Mobilitim’in evrimi
Tekil-1’de IMT 2000(International Moble Telecommunications) Üçüncü Nesil Telekomünikasyon Sistemine ITU’nun verdiği isimdir. Aynı sistem Avrupa’da UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) olarak adlandırılmaktadır. Üçüncü Nesil Telekomünikasyon Sistemi henüz ticari olarak hizmete sunulmadan İstanbul’da 6 hafta süre ile 2500 (ikibinbeşyüz) üretici firma temsilcisi, bakan, müsteşar ve üst düzey bürokratın katılımı ile yapılan ITU-WRC Dünya Radyokomünikasyon Konferansında daha hızlı haberleşme sistemi olarak Dördüncü Nesil Telekomünikasyon Sistemi tartışılmaya başlanılmıştır. Bu durum bize telekomünikasyon sitemlerinde yaşanan baş döndürücü gelişmenin hızını göstermesi bakımından son derece önemlidir.
Telekomünikasyon ve Ekonomi
Ülkelerin ekonomik gelişimi arasında doğrudan ve yakın bir ilişki vardır. Bu konuda yazılacak çok ama çok şey olmasına rağmen kısaca değinmeye çalışacağım.
OECD ülkelerinde merkezi bulunan şirketler tarafından 1999 yılında yapılan ticaretin hacmi 1.3 trilyon US$ mertebesinde olup; bu büyüklüğün dağılımı aşağıda verilmektedir. Öte yandan yine 1999 yılında OECD ülkelerinde telekomünikasyon şebekesine 201 Milyar ABD Doları para harcanmıştır.
Grafik-1 1988-1996 Telekomünikasyon Harcamaları Ortalamasına göre 1997-1999 yılları arasında artışın karşılaştırılması
Bu grafikten ülkemizde özellikle 1999 yılında önemli miktarda (1988-1996 yılları ortalamasına göre) telekomünikasyon alanında yatırım yapıldığı görülmektedir.
Grafik-2 Ülkemizde telekomünikasyon harcamalarının dağılımı
Günümüzde kablosuz iletişim ve bilişim alanında her geçen gün yeni hizmetler, yeni sistemler ve yeni yazılımlar ortaya çıkmaktadır. Türkiye’de Bilgi Teknolojileri ve Telekom Sektörü pazarı her yıl önemli ölçüde büyümüş ve 2000 yılında 12.8 Milyar ABD $ büyüklüğüne erişmiştir. Ancak 2000 yılının sonunda kendini hissetirmeye başlayan ve bu yılın Şubat ayında derinleşen ekonomik krizinin etkileri sonucunda sektörün %16 oranında bir küçülme ile 10.8 Milyar ABD $ tutarında bir büyüklükle bu yılı kapatılacağı öngörülmektedir. Ancak ülkemizin bu krizi atlatacağı ve batıya entegre olma, telekomünikasyon sektöründe yakın gelecekte 4673 Yasa çerçevesinde Telekomünikasyon Kurumu tarafından yeni lisansların verileceği ve böylece serbestleşmenin (liberilizasyon) önünün açılacağı, 2003 yılının sonundan itibaren tüm tekel haklarının ortadan kalkacağı ve ülkemizin küreselleşme sürecinin dışında kalmayacağı varsayılarak önümüzdeki yıllarda Telekomünikasyon ve Bilgi Teknolojileri alanlarında yatırımların artarak devam edeceğini söyleyebiliriz.
Tekil-5 Telekomünikasyon ve Bilgi Teknolojileri Pazar Büyüklüğü
Fizik ve Telekomünikasyon
Bu yazının yayınlandığı “Özel Sayının” ulaştığı kişilerin çoğunun Fizik Mühendisi veya Fizikçi olduğunü düşünerek Fizik Bilimi konusunda çok şeyler yazmak istemiyorum. Ancak genel ve herkesin bildiği şeyleri burada ifade etmek mümkün olacaktır.
Yinede Fizik biliminin genel bir tanımı ifade etmek gerekir ise Fizik; kainattaki maddenin davranış biçini inceler. Bu anlamda Fizikçi evrenin yapısının temellerini, nasıl çalıştığı hususlarını araştırır ve bunun açıklamalarını getirir. Fiziğin hangi konuları kapsadığının ifade edilmesi son derece güç. Astronomiden zoolojiye değin geniş bir spektrumdaki konu ile ilgilendiğini ve bu konuda yeni yaklaşımlar getirdiği ifade edilmektedir ki bu gerçekten doğrudur. Aslında Fizik bilim olarak pek tabiki evrendeki en küçük partikülden en büyüğüne gezegen galaksi ve hatta evrenin bizatihi kendisini inceler. İncelemeyi yaparken tüm matematiksel bilgileri ve yaklaşımları kullanır. Fizik tanımı ve ilgi alanları konusunda son bir söz olarak “Maddenin katı, sıvı, gaz ve plazma gibi değişik durumları, bütün maddesel varlıkları oluşturan atom ve moleküller, atomların yapısındaki temel parçacıkları bir arada tutan kuvvetler fiziğin inceleme alanına girer. Bunların dışında, ışık, ısı, ses, radyo dalgaları ve bütün öbür enerji biçimleri, enerjinin dönüşümü ve aktarımı, elektrik, magnetizma, kütle çekim kuvveti ve öbür doğal kuvvetlerin rol oynadığı olgular (fenomenler) fiziğin temel araştırma konularıdır.” Bu tanıma baktığımızda elektromanyetik dalga, optik ve benzeri vasıtalarla yapılan haberleşmenin fizik biliminin ilgi alanı içinde değerlendirilebileceğini söyleyebiliriz.
Telekomünikasyonun tarihçesine çok hızlı bir baktığımızda Washington DC ile Baltimore arasında 1837 yılında Morse telgrafı ile kurulan deneysel link ile başladığını, bunu 1864 yılında Maxwell elektromenyetik dalga kuramı, 1876 da Alexander Graham Bell’in telefonu ve 1890’lardan sonra Branly, Lodge, Tesla, Popov, Guglielmo Marconi gibi bilim adamlarının telsiz haberleşmesini keşfetmeleri izledi.
Günümüzde her ne kadar mikrocipler, entegre devreler telekomünikasyon cihazlarının içinde yoğun olarak kullanılmakta ise de ilk eletron tübü John Ambrose Fleming tarafından diode olarak ve daha sonra De Forest tarafından triode olarak keşfedildi. Fizikçilerin önemli katkıları ile transistörde kullanılan Germanyum ve Silicon’un saflığı %99.99 dan on tane 9’a yani %99.99999999 ulaştı.
Opto-elektronikte optik sinyalleri üretmek için yarıiletken lazerler kullanılır. Quantum elektronik bu tür yarı iletkenlerin üretilmesinde önemli bir rol üstlenmektedir. Optik haberleşmede Bohr tarafından oluşturulan quantum kurallarının üstüne 1960 lı yıllarda Rochester grubun liderliğinde lazer üretilerek haberleşmede yerini aldı. İlk Fiber optik cihazlar 1962de kullanılmaya başlandı.Günümüzde 100’den fazla kanal multiplex edilerek 20 Gigabit 120 km mesafeye fiber ile taşınabilmekte. Benzer olarak; bugün yine gigabitlere varan hızlarda data haberleşmesi boşlukta sağlanmakta bir nevi “Havada Sanal Fiber” oluşturulmaktadır. Bütün bunlar fiziğin elektroniğe ve dolayısı ile haberleşmeye katkısıdır.
SONUÇ
Son yıllarda telekomünikasyon sektöründe büyük bir rekabet yaşanmaktadır. Teknolojik yarış sektördeki rekabeti stratejik bir savaşa dönüştürmüştür. Ekonomik gelişmelerdeki yeri hızla artan sektör de bütün ülkelerde aynı hızla yeniden yapılanma sürecine girmiştir. Sektörün geleceğini iyi kavrayan ülkeler ekonominin geleceğini de belirleyeceklerdir. Bu gerçeği göremeyen ve konuya uluslararası yaklaşamayan ülkeler ise ikinci sınıf kategorisine gireceklerdir. Telekomünikasyon kavramı hakkındaki bölüme sayfa altı ilgisinde de alıntı detayı verilen bu paragrafla başlamayı uygun buldum. Bu paragrafı;
Sektörün dışından bir kurum tarafından tesbit edildiği için,
8inci beş yıllık kalkınma planının alt çalışma gruplarında benzer bir ifadeler kullanılmış bile raporda belirtilen şekilde bir gerçeğin en açık ve net ifadesi yer almadığı veya alamadığı için,
Üniversitelerimizin bir çoğunun özellikle bu yazının ulaşmasını beklediğim bir kısım Fizik Mühendisliği Bölümlerinden bu gerçeği hala görülemediği için,
çok önemsiyorum. Öte yandan Telekomünikasyon Sektöründe serbest ve adil rekabetin oluşturulması Avrupa Birliğinin politikasıdır.
Telekomünikasyon sektörü; bu sektörün yazılım (içerik), donanım ve hizmet üretimini en üst seviyede ihtiva etmesi ve sektörde teknolojik gelişmelerin hızlı yaşanması nedenleri ile ülkemizin gelişmesinde hayati öneme sahip sektörlerden birisi. Bu önemi öncelikle Milli Eğitim Bakanlığı, Yüksek Öğretim Kurumu ve Üniversitelerimiz tarafından anlaşılmalıdır. Aksi halde bu güzel ülkenin İkinci sınıf değil Üçüncü sınıf ülkeler arasında yer alması kaçınılmaz olacaktır. İsrail’in 30 yıl, Finlandiya’nın 15- 20 yıl önce ve Hindistan’ın son yıllarda attığı adımları bir an önce ve güçlü bir şekilde bizim de atmamız gerekiyor.
Birçok Avrupa ülkesinde olduğu gibi yazılım bir endüstriyel ürün olduğunu kabul etmemiz gerekmekte. Ekonomik alanda sıkıntılar yaşanmak ancak buna rağmen üreticilerin (yazılım ve donanım) İsrail’de olduğu gibi 1 liralık yatırıma 2 liralık devlet katkısı sağlandığı gibi belirli katkının ihracat şartı ile sağlanması, yine İsrail’de son derece güzel oluşturulan üretim merkezlerinin benzerlerinin oluşturulması ve bu konularda teknik eleman yetiştirecek üniversitelerin belirlenerek bu üniversitelere bu konularda yetişmiş öğretim üyesi, yayın ve laboratuvar ile diğer teknik desteklerin sağlanması gerekmektedir. Ülkemizde eksikliğini hissettiğimiz bir iki ünversitemiz tarafından uygulanan sanayi ve üniversite işbirliğinin en üst seviyede ve en yakın mesafede sağlanması zorunludur.
Dünyadaki gelişmeler dikkatle değerlendirildiğinde ve Hazine Müsteşarlığının tarafından hazırlanan raporda bahsedilen ikinci sınıf ülkeler arasında yer almamak için ve telekomünikasyonun ekonomik gelişme üzerinde oynadığı öncü rol de dikkate alınarak;
Sayısal Uçurumun gittikçe arttığını ifade etmiştim. “Dünyada doğru tarafta yer alabilmek için:
Gelişmeyi sağlayan yeni dinamiklerin farkında olmak,
Nerede olduğumuzu ve nereye varmak istedigimizi belirlemek,
Belirlenen hedefe ulaşmak için uygun strateji ve ilgili eylem planlarını hazırlamak ve etkin bir şekilde uygulamak gerekiyor.”
Bundan yirmi yıl kadar önce ben Fizik Mühendisliği eğitimi alırken Dalgalar ve Elektromanyetik Teori derslerini almıştım. Bu derslerin konularının özellikle radyokomünikasyon ile ilgili olduğunu ifade etmem gerekir. Bugün umarım yeni nesil kaynaklardan yararlanılıyordur. Mühendislik eğitimi ile Bilim Lisans arasındaki farkın uygulamaya yönelik olması gerekir ki bizim zamanımızda bu fark yoktu. Bu farkın makine elemanları ve teknik resim gibi derslerle yaratılmaya çalışılması aslında işin özünden kaçmak anlamına geliyor. Temel nokta mezunların teori ile uygulamayı eğitim sırasında birleştirebilmeleri. Eğitim sistemimde köklü değişiklikler yapılarak özellikle “Yeni Ekonomi” kavramının ortaya çıktığı günümüzde Telekomünikasyon ve Bilgi Teknolojilerinin ihtiyacı olan teknik eleman yetiştirilmesi gerekmekte. Tekrarlamakta yarar olduğunu düşünerek, Fizik Mühendisliği eğitiminde;
Müfredatı ve Kaynak Kitapları Güncelleştirilmeli,
Çeşitli ve uygun “opsiyon” programlarla zenginleştirilmesi sağlanmalı,
Teori ile uygulama birlettirmeli,
diye dütünüyorum.