Son zamanlarda çeşitlendirilmiş mobil hizmetlerin, özellikle de yapay zeka tarafından desteklenen uygulamaların artışı, kablosuz iletişimin gelecekteki evrimi üzerine bir hayli yoğun tartışmalara neden oluyor. Halen dünya çapında 5G şebekelerinin kurulum süreçleri devam ederken, sanayi ve akademik çevreler 5G’nin ötesine bakmaya ve 6G’yi artık kavramsal olarak oluşturmaya başladı. Özellikle, 6G mobil internetin ötesine geçecek ve şebekenin merkezinden uç cihazlara kadar her yerde yapay zekâ hizmetlerini destekleyecek bir yapıya sahip olacaktır.

Bilindiği gibi, kablosuz iletişim endüstrisi, onlarca yıldır yaratıcı özelliklerle hızla büyüme eğilimini sürdüren az sayıda endüstri sektöründen biridir.

Mevcut 4G LTE şebekeleri, mobil alış-veriş ve ödeme, akıllı ev/şehir, mobil oyun vb gibi değişik yenilikçi uygulamaları mümkün kılarak mobil internetin gelişmesine yol açtı. Mobil internetteki bu büyük başarı, kablosuz teknolojilerin gelişiminin ardındaki itici güç olmuştur. Yeni 5G şebekesi de, eMBB (gelişmiş mobil genişbant), uRLLC (ultra güvenilir ve düşük gecikmeli iletişim) ve mMTC (kitlesel makine tipi iletişim) dahil olmak üzere çok çeşitli hizmetleri destekleyecektir.

Önceki nesillerin aksine, 6G aşağıda tanımlanan daha iyi koşullarla “bağlı nesnelerden” “bağlı zekaya” geçiş ile devrimsel bir dönüştürücü görevi yapacaktır;

* 1 Tb/s'ye kadar çok yüksek veri hızları;

* Pilsiz IoT cihazlarını destekleyerek, çok yüksek enerji verimliliği,

* Çok düşük-gecikme kontrolü (uçtan-uca 1msn’den daha az gecikme)

* Uydu sistemleriyle karasal kablosuz sistemlerin entegrasyonu sayesinde her yerde her zaman genişbant küresel şebeke kapsaması.

* Makina öğrenme kabiliyetiyle bağlı zeka özelliği.

6G ayrıca 5G’nin desteklediği eMBB, uRLLC, ve mMTC hizmetlerinin ötesinde şu üç yeni hizmeti de sağlayacaktır;

1-Bilişim Odaklı Haberleşme: Yeni akıllı cihazlar federe ya da birleşik öğrenme gibi, anahtar işlevsellikleri mümkün kılmak için dağıtık bilişimi gerektirir. Klasik hizmet kalitesini (QoS) sağlama hedefi yerine bilişim odaklı haberleşme, belirli bir hesaplama doğruluğunu elde etmek için çeşitli iletişim kaynaklarının kullanılabilirliğine bağlı olarak gecikme-değeri güvenilirliği alanında esnek bir çalışma noktası seçecektir.

2-Bağlamsal Olarak Hızla Değişebilen Gelişmiş Mobil Genişbant Haberleşmesi: 6G eMBB hizmetlerinin, sosyal çevre ve duyarlılık gibi sosyal şebeke ortamı, çevre konumu ve mobilite gibi fiziksel çevre ortamı, link tıkanıklığı ve şebeke topolojisi gibi haberleşme şebeke ortamı dahil olmak üzere, şebeke ortamına daha uyumlu olması beklenmektedir.

3-Olaya Bağlı uRLLC: 6G’nin, mekansal ve geçici olarak değişen cihaz yoğunlukları, trafik modelleri, spektrum ve altyapı kullanılabilirliği ile olağanüstü veya acil durumlarda uRLLC'yi desteklemesi gerekecektir.

Yukarıda verilen hizmet türleri 6G’nin ortaya çıkan destekleyici uygulamalarını temsil etmektedir. Sadece daha yoğun bağlantı, daha düşük gecikme, daha yüksek veri hızı gibi sıkı koşullar değil aynı zamanda örneğin paket gecikme değişimi, ortam farkındalığı, İHA/uydu uyumluluğu gibi 5G'de hiç dikkate alınmamış yeni performans kriterleri dikkate alındığında, bu hizmetlerin 5G ile sağlanması mümkün değildir.

Bu nedenle 6G, akıllı şehirler, otonom sürüş, İHA'lar, kesintisiz sanal ve artırılmış gerçeklik, Taşıtların İnterneti, uzay-hava-entegre şebekeleri ve daha fazlası da dahil olmak üzere bir dizi heyecan verici uygulamada mobil iletişim, bilgi işlem ve kontrol kabiliyetlerin tüm potansiyelini ortaya çıkaracaktır.

6G Şebeke Mimarisi

6G'nin artık şebeke yazılımını yeni bir seviyeye, yani şebeke akıllılaştırmasına götüreceği öngörülmektedir. 5G’nin radyo-donanım dışı unsuru, gittikçe daha önemli hale geldi ve son zamanlarda “yazılımlaşma” konusundaki çabaların ardındaki temel itici güç oldu. Daha spesifik olarak, iki temel 5G teknolojisi, modern iletişim şebekelerini yazılım tabanlı sanal şebekelere taşıyan Yazılım Tanımlı Şebekeleme (SDN) ve Şebeke İşlevlerini Sanallaştırma (NFV)'dır. Bu özellikler ayrıca, paylaşılan bir fiziksel altyapının üzerinde birden fazla sanal şebekenin oluşturulmasına izin vermek için güçlü bir sanallaştırma yeteneği sağlayabilen şebeke katmanlamasını da etkinleştirir.

Ancak şebekeler daha karmaşık ve heterojen hale gelmeye başladığından 6G için yazılımlaştırma yeterli olmayacaktır. Özellikle, yapay zeka uygulamaları için şebekenin haberleşme, içeriği ön-belleğe alma, bilgi işleme ve hatta kablosuz güç aktarımı dahil değişik kabiliyetleri destekleme özelliğine sahip olması gerekecektir.

Daha da fazlası, 6G akıllı yüzeyler ve THz haberleşmesi gibi yeni radyo erişim arayüzlerini kapsayacaktır. 6G’nin ayrıca algılama, veri toplama, analitik ve depolama gibi daha gelişmiş IoT işlevlerini de desteklemesi gerekecektir. Yukarıda belirtilen tüm bu özellikler esnek, uyarlanabilir ve daha da önemlisi akıllı bir mimariyi gerektirir. SDN, NFV ve şebeke katmanlama gibi mevcut teknolojilerin bu koşulları sağlayabilmesi için daha da geliştirilmesi gerekecektir. Hızlı öğrenme ve adaptasyonu sağlayarak, AI tabanlı yöntemler, 6G'de şebeke katmanlamayı çok daha yönlü hale getirecektir.

6G mimarisinin tasarımı, şebeke dinamiklerinin değişimine göre kendini adapte eden ve öğrenebilen ve şebekenin akıllı, çevik olmasına imkan sağlayacak akıllılaşma ile “doğal yapay zeka” yaklaşımını izlemelidir. 6G, daha verimli ve esnek yükseltmelere, heterojen ve geliştirmeye açık donanım özellikleri ile başa çıkmak için akıllı radyo ve algoritma-donanım ayrımına dayanan yeni bir çerçeveye izin veren bir “altşebekelerin şebekesine” dönüşecektir.

6G için Yapay Zeka-Etkin Teknolojiler

Kablosuz şebekelerin benzeri görülmemiş dönüşümü 6G'yi önceki nesillerden önemli ölçüde farklı kılacaktır, çünkü 6G şebeke altyapıları, radyo erişim teknolojileri, bilgi işleme ve depolama kaynakları, uygulama türleri gibi, birçok açıdan yüksek derecede heterojen (çoktürellik) yapıya sahip olacaktır.

Yapay Zekanın ilk doğal uygulaması büyük veri (big data) analizidir. 6G’de uygulanabilecek olan dört tür analiz bulunmaktadır, bunlar sırasıyla, tanımlayıcı analiz, tanısal analiz, tahmini (kestirimci) analiz ve öngörücü analiz. Tanımlayıcı analiz şebeke performansını, trafik profilini, kanal koşullarını, kullanıcı perspektiflerini vb. anlamak için veri geçmişini araştırır. Bu şebeke operatörlerinin ve hizmet sağlayıcıların durumsal farkındalıklarını büyük ölçüde geliştirir. Tanısal analiz, şebeke hatalarını, ve hizmet bozukluklarının otonom olarak algılanmasını, şebeke anormalliklerinin temel nedenlerini tespit etmeyi ve sonuçta ağ güvenilirliğini ve güvenliğini iyileştirmeyi sağlar. Tahmini analiz, trafik modelleri, kullanıcı konumları, kullanıcı davranışı ve tercihi ve kaynak kullanılabilirliği gibi geleceğe yönelik olayları tahmin etmek için verileri kullanır. Öngörücü analiz, kaynak tahsisi, şebeke katmanlama ve sanallaştırma, önbellek yerleşimi, sınır bilişim vb. için karar seçenekleri önermek üzere öngörülerden yararlanır.

Donanım-Duyarlı Haberleşme

Yeni radyo erişim teknolojileri ortaya çıktıkça ve IoT cihazları daha yaygın hale geldikçe, 6G şebekeleri tasarlanırken donanım kısıtlamaları kritik rol oynayacaktır. Bir taraftan, radyo iletişimi milimetrik dalga Teraherts bantlarına giderken, donanım birimlerinin yüksek maliyeti ve güç tüketimi alıcı-verici mimarisini ve algoritma tasarımını önemli ölçüde etkileyecektir. Diğer yandan, IoT cihazları kısıtlı depolama (veri), enerji kaynağı ve bilgi işleme gücüne sahiptir. Bu tür kaynak kısıtlı platformlar, bütünsel bir iletişim, algılama ve çıkarım tasarımı gerektirir.

Donanım-Algoritma Ortak-Tasarım

Hep yüksek veri hızlarında haberleşme isteği hiç bir zaman sona ermez. Saniyede Terabytes hızlarına erişmek için, yüksek-daha da yüksek frekans bantlarında çalışmak kaçınılmazdır. Pek çok elektronik donanım bileşenlerinin desteğini gerektiren artan sinyal yol kaybının ve diğer yayılım olaylarının üstesinden gelmek için çok büyük ölçekli anten dizilerine ihtiyaç vardır. Bu bileşenlerin mmWave ve THz bantlarındaki yüksek maliyeti ve güç tüketimi, geleneksel alıcı-verici yapılarının benimsenmesini zorlaştırmakta ve bu da sinyal işleme algoritmalarının tasarımını etkilemektedir. Böyle bir donanım algoritması ortak tasarım yaklaşımı, önceki nesil hücresel şebekelerde kısmen benimsenmiş olsa da, Yapay Zeka tabanlı yöntemlerin yardımıyla 6G'de bu durum daha önemli bir rol oynayacaktır.

Kablosuz şebekeler çeşitli erişim noktaları ve mobil terminaller ile gittikçe daha heterojen (ayrışık) hale geliyor. Bu tür heterojenlik, 4G LTE şebekelerinde başlamış ve kitlesel MIMO (çok sayıda antene sahip MIMO) gibi gelişmiş tekniklerin uygulanmasıyla 5G ve 6G'de daha da artarak gelişecektir. Bu eğilim iletişim protokolünü ve algoritma tasarımını zorlaştırmaktadır. Son zamanlarda, iletişim sistemlerini geliştirmek için makine öğrenim tekniklerini benimsemek onun etkinliğini göstermiştir.

Bu tür yaklaşımlar heterojen donanım kısıtlamalarına uyum sağlayabilen genel amaçlı akıllı iletişim için önemli bir potansiyele sahiptir.

6G, optik ve kablosuz iletişimin eşit olarak önemli rollere sahip olacakları çok karmaşık hibrid bir sistem olacaktır. 6G, çağdaş teknolojilerin tüm ileri fikir ve tekniklerini içerecektir. Halen mevcut olan ve aşağıda belirtilen iletişim teknolojileri bugünkü 5G spesifikasyonlarından daha iyi değerlere sahiptir;

1.PON (Pasif Optik Şebeke) sistemleri daha yüksek veri hızları, daha düşük gecikme ve güvenilirlik sağlar,

2.Hatta devasa miktarda veri taşıyan Terabit PON’lar bile mevcuttur.

3.Terabit Ethernet kısa süre içinde mevcut olacaktır. 400 Gb/s Ethernet halen mevcuttur.

4.Yüksek veri hacimli uydular yüksek veri hızları sağlayabilmektedirler. Okyanuslar, çöller ve haberleşme imkânı olmayan bölgeler üzerinden yüksek veri hızı iletişimi için bu uydular oldukça önemli bir konuma sahiptirler.

5.Erişim alanında LiFi (Light Fidelity: Işıkla Kablosuz İletişim) iletişim 100Gb/s ve daha yüksek veri hızları sağlayabilir.

İşte 6G’nin, kurulum ve çalışmaya başlamasından sonra bahse konu tüm bu teknolojileri kullanması bekleniyor. Bu nedenle ben uzun bir süreden beri yazılarımda, 5G’nin beklenen ve abartılan hizmetleri, veri hızlarını ve çeşitli gelişmiş teknik özellikleri tanımlanmış zaman süresinde sağlayabileceğine pek inanmadığımı ifade ediyorum. Bunlar gerçek olsa bile zaten 6G çağı çoktan başlamış olacaktır.