Lazer haberleşme sistemleri, silahlı kuvvetlere yeni ve kritik muhabere kabiliyetleri kazandırabilme ve aynı zamanda mevcut muhabere sistemlerine katma değer sağlayabilme potansiyelleriyle öne çıkıyor. 21. yüzyılın haberleşme çözümü olarak görülen ve dünya genelinde sürdürülen Ar-Ge ve ürün geliştirme projelerine konu olan bu sistemlerin Türkiye’deki adresi ise Fotoniks. Kurduğu Optik Haberleşme Merkezi’ni, Türkiye’nin bu alandaki mükemmeliyet merkezi olarak konumlandıran Fotoniks, bir yandan da farklı ihtiyaçlara hitap eden lazer haberleşme sistemi ürün ailesini kullanıma hazırlıyor.
Silahlı kuvvetlere önemli kabiliyetler kazandıran lazer haberleşme sistemleri, bazı kullanım senaryolarında bir kuvvet çarpanı haline gelebilecek kadar kritik işlevleri yerine getirebilme potansiyeline sahip. Bu sistemlerin silahlı kuvvetlere sağlayacağı katma değer, çözdükleri problemler incelendiğinde daha net bir şekilde ortaya çıkıyor.
Problem: Mevcut Haberleşme Sistemlerinin Karıştırıcıların Etkisi Altında Çalışmaması ve Daha Geniş Bant İhtiyacına Cevap Verememesi
Askeri sistemler, teknolojiyle birlikte geliştikçe, sahada üretilen ve iletilen verinin hacmi de kayda değer biçimde artıyor. Örneğin, elektro-optik sistemler, giderek daha yüksek çözünürlüklü (4K ve 8K gibi) görüntüler üretiyor. Nesnelerin interneti (IoT) gibi teknolojiler, daha önceden veri üretmeyen ve iletişime ihtiyaç duymayan birçok sistemi muhabere ağına dâhil ediyor. Tüm bu gelişmeler, günümüz muharebe sahasında geniş bant muhabere çözümlerinin kullanımını gerekli kılıyor. Telsiz muhaberesi ya da fiber-optik kablo üzerinden muhabere gibi çözümler, mevcut şartlar altında; yetersiz bant genişliği, yüksek maliyet, uzun kurulum zamanı, yetersiz altyapı, frekans bulunmazlığı/lisans gereksinimi ve alınabilecek karşı tedbirler gibi çeşitli nedenlerle yetersiz kalabiliyor.
Örneğin, herhangi bir askeri sistem, telsiz (radio) frekansı (RF) spektrumundaki herhangi bir frekansı, dilediği gibi kullanamıyor. İlgili frekans aralığının o kullanıma atanmış olması, diğer bir deyişle lisans alınması gerekiyor. Aksi takdirde, hem askeri hem de sivil sistemlerin yayınları birbiriyle karışabiliyor ve bu sistemler, birbirlerinin iletişimini sekteye uğratabiliyor.
RF tabanlı sistemlerde, kullanılan frekansın özelliklerine göre anten yapıları, muhabere mesafesi ve bant genişliği parametreleri değişiyor. Örneğin, bazı kullanım senaryolarında, telsiz muhaberesinin bant genişliği, iletilmek istenen veri hacmi için yetersiz kalabiliyor.
RF sistemlerin, elektronik harp (EH) yöntemleriyle yerlerinin tespit edilmesi, dinlenebilmesi ya da karıştırılabilmesi ise bir diğer sorun olarak öne çıkıyor.
Fiber-optik kablolar üzerinden yapılan muhabere ise bant genişliği ve EH yöntemlerinden etkilenmeme gibi konularda avantajlar sunuyor. Büyük hacimli veriler de fiber-optik kablolar üzerinden güvenli bir şekilde iletilebiliyor. Ancak sahada bu kabloları döşemek, hem kayda değer bir maliyete sahip hem de uçurum gibi doğal engeller nedeniyle pek çok durumda mümkün olamıyor. Ayrıca, sürekli yer değiştiren birlikler de fiber-optik gibi kablolu bir yöntemle muhabere yapamıyor.
Çözüm: Lazer Haberleşme Sistemleri
Fotoniks’in özgün olarak geliştirdiği Lazer Haberleşme Sistemi (LHS), lazer ışınlarını kullanarak noktadan noktaya yüksek veri iletim hızı ve yüksek bant genişliği sunuyor. LHS, bunları sunarken karıştırılamıyor, dinlenemiyor, tespit edilemiyor ve herhangi bir lisansa ihtiyaç duymuyor.
LHS’nin bilimsel altyapısını, fizikte Serbest Uzay Optikleri (Free Space Optics / FSO) olarak bilinen konu oluşturuyor. Fotoniks, bu konu üzerinde uzun yıllardır çalışıyor ve bu konuda akademik yayınları da bulunuyor. İki nokta arasında, gözle görülmeyen lazer ile iletişimi kurulmasına olanak sağlayan FSO sayesinde, kullanıcı her türlü veriyi iletilebiliyor.
Fotoniks Yönetim Kurulu Başkanı Cem Yazıcıoğlu, LHS geliştirme çalışmalarının arkasındaki motivasyonu şöyle anlatıyor: “FSO, dünya genelinde de Ar-Ge çalışmalarının devam ettiği, güncel ve yeni alanlardan biri. Türkiye’de, elektro-optik sistemler alanında yerli ve milli teknolojilerle ürünleri ortaya koyma misyonuyla yola çıkan Fotoniks için FSO, foton tabanlı bir sistem olması nedeniyle üzerinde çalışılması gereken önemli bir konuydu. Misyonumuzla uyumlu olarak, bu alanda Ar-Ge çalışmalarını 2013 yılında başlattık; 2 yıl içinde laboratuvar prototiplerimizi ortaya çıkarttık, çeşitli platformlarda ve koşullarda test ettik, tekrar tekrar geliştirdik ve iyileştirdik nihayetinde, sahada kendini ispat etmiş çözümleri kullanıma hazır hale getirdik.”
Fotoniks Havaya Fiber Çekiyor
FSO kullanılarak gerçekleştirilen lazer iletişiminin en önemli avantajlarından biri, yüksek bir bant genişliği sağlaması. Fotoniks, geliştirdiği teknolojinin yenilikçi yönleri sayesinde, 5 km menzilde, çift yönlü olarak, her bir yönde 1 Gbps’lik veri aktarım hızına ulaşabiliyor. Bu değer, her iki yönde, saniyede 500’er HD görüntünün aktarılmasına imkân sağlıyor.
Kolay Nakledilebilen ve Kurulabilen Çözüm
Fotoniks’in LHS ürün ailesinin üyeleri, bir üçayak üzerine kurulabilen iletişim birimlerinden ve bunlara bağlanan bilgisayar ve çevre birimlerinden oluşuyor. Her bir sistem, bir iletişim noktasında ihtiyaç duyulan tüm birimleri içeriyor ve nakledilmeye hazır haliyle iki kişi tarafından rahatlıkla taşınabiliyor. Sistemin, taşındığı farklı bir noktada yeniden kurulması için ise iki saat gibi bir süre yeterli oluyor.
LHS ile farklı topolojilere sahip ağlar kurulabiliyor. Sistem, farklı muhabere çözümlerinin bir arada kullanıldığı hibrit topolojiler altında da görev yapabiliyor. İstenirse sahadaki mevcut RF sistemlerin yedeği veya görüş hattında ise alternatifi olarak kullanıldığı durumlar olabiliyor.
Hangi Sis? Sis, lazer sistemlerinin etkinliğini azaltan bir atmosferik olgu olarak öne çıkıyor. Lazer tabanlı herhangi bir sistemin etkinliği sorgulanırken “Siste çalışmaz!” şeklinde peşin bir hüküm verilebiliyor. Fotoniks’in Lazer Haberleşme Sistemi’nin testleri ise çok farklı bir tabloyu ortaya koyuyor. Sis, yoğunluğuna göre kategorilere ayrılıyor. Lazer Haberleşme Sistemi, testlerde, görüş mesafesinin 2.000 ila 770 m arasında değiştiği Kategori I Sis’te ve 770 ila 200 m arasında değiştiği Kategori II Sis’te başarıyla çalışabildiğini gösterdi. Görüş mesafesinin 200 ila 0 m arasında olduğu Kategori III Sis’te ise sistem, güvenilir bir muhabere sağlayamıyor. Bununla beraber, sistemin, telsiz (RF) gibi diğer muhabere çözümleriyle bir arada kullanılmasını öngören konsept kapsamında, Kategori III Sis’in oluşması durumunda, otonom olarak RF muhaberesine geçebilme seçeneği de bulunuyor.
Fotoniks, LHS’nin Kullanım Senaryoları Üzerinde de Çalışıyor
Fotoniks, LHS’yi, güncel teknolojileri bünyesinde barındıran bir çözüm olarak sunmanın yanı sıra sistemin kullanım konseptinin geliştirilmesiyle ilgili de çalışmalar yapıyor. Yazıcıoğlu, LHS benzeri sistemlerin yeniliğine dikkat çekerek şunları kaydediyor: “LHS ve benzeri sistemler, silahlı kuvvetler için yeni ürünler. Bunların potansiyelini en yüksek katma değere dönüştürmek, sahada fark yaratmak ve taktik ve stratejik üstünlük sağlamak için kullanım konseptlerini de geliştirmek gerekiyor. Fotoniks olarak, teknoloji geliştirmenin yanı sıra konunun bu yönüne de eğiliyoruz ve son kullanıcılarımızla birlikte çalışıyoruz.”
Mevcut muhabere teknolojilerinin her birinin kendine göre avantajları bulunuyor. Bunların bir arada kullanımı ise silahlı kuvvetlere, kesintisiz ve güvenilir muhaberenin kapısını açıyor.
LHS, bir dizi kullanım senaryosunda, en etkili çözüm olarak öne çıkıyor. Hem sunduğu bant genişliği hem de elektronik karıştırma gibi dış etkenlerden etkilenmemesi, LHS’yi, silahlı kuvvetlerin öncelikli tercihi haline getiriyor. Bununla birlikte, çok yoğun sis şartları altında, LHS’nin güvenilirliği yüzde 99’un altına düşebiliyor (Bakınız “Hangi Sis?” başlıklı kutucuk). Bu tür durumlarda, telsiz muhaberesine ya da kablolu bir muhabere ortamına geçiş, muhaberenin kesintisiz olarak devam etmesini sağlayabiliyor. Fotoniks de LHS’nin kullanım konseptinde, farklı muhabere yöntemlerinin bir arada kullanımının önemini vurguluyor.
LHS’nin, taktik avantaj sağladığı her ortamda kullanımını öngören bu konsept, diğer muhabere yöntemlerini de gerektiğinde kullanılmak üzere hazır tutuyor. Böylece sahadaki karar vericiler, gelişen şartlara göre en uygun muhabere yöntemini devreye alabilme imkân ve kabiliyetine kavuşuyor. Bu kullanım konsepti, silahlı kuvvetleri; artan muhabere ihtiyaçlarına ve IoT gibi teknolojik gelişmelere hazır hale getiriyor.
Kullanım Senaryoları, LHS’nin Etkinliğini Gösteriyor
Fotoniks’in önerdiği kullanım konsepti kapsamında ele alınan ve örnek olarak verilebilecek kullanım senaryolarından biri, hava savunma sistemleri. Radar, komuta kontrol merkezi ve lançer gibi farklı alt birimleri muharebe sahasına dağılmış bir şekilde konuşlanan bu sistemler, hem kendi içinde hem de daha üste seviye komuta-kontrol sistemleriyle muhabere yapıyor. Böyle bir senaryoda sistemlerin kendi içinde yaptığı muhaberenin LHS ile gerçekleştirilmesi, bir dizi avantaj sağlıyor. LHS’nin sunduğu bant genişliği sayesinde, radar ve elektro-optik algılayıcı gibi sensörlerin ürettiği büyük hacimli veriler, hızlı bir şekilde ilgili birime iletilebiliyor ve sistemin tepki süresi kısalıyor. LHS ile sağlanan muhaberenin elektronik harp yöntemleriyle tespit edilememesi ve karıştırılamaması ise hava savunma sisteminin çok daha etkin ve güvenli bir şekilde görev yapmasını sağlıyor. Bu senaryoda, onlarca ya da yüzlerce km uzakta bulunan ve LHS’nin menzili dışında yer alabilecek daha üste seviye komuta-kontrol sistemleriyle iletişim ise telsiz üzerinden kurulabiliyor.
Bir diğer senaryo ise sınır bölgelerinde, karakol ve gözetleme kulesi gibi birimler arasındaki muhaberenin sağlanması. Bu kullanım senaryosunda, farklı birimler, farklı topolojilerde muhabere yapabilecek şekilde birbiriyle bağlayabiliyor. Özellikle elektro-optik sensörlerin ürettiği yüksek çözünürlüklü görüntüler, LHS sayesinde hızlı bir şekilde iletilebiliyor. Birimlerin muhaberesinin karıştırılamaması ve dinlenememesi, sınır güvenliği ile ilgili görevlerin etkin bir şekilde yapılmasını sağlıyor.
LHS’nin, askeri konvoylarda, konvoy içi muhabere sistemi olarak kullanımı da mümkün. Bu kullanım senaryosunda, telsiz muhaberesinin yerini alan sistem, konvoydaki araçların far ve stop lambalarına yapılacak entegrasyonla noktasal lazer kaynağı yerine LED ışığı da kullanılabiliyor.
Ayrıca LHS ile deniz platformlarının kara-deniz/deniz-kara muhaberesinin yapılması, EMCON (Emmission Control / tüm RF yayının kesilmesi) içindeki bir filotillanın kendi gemileri (hatta denizaltıları) ile yönsel, emniyetli, tespit edilemeyen ses ve veri paylaşımı yapması mümkün olabiliyor.
İHA’lar Elektronik Karıştırma Altında Görev Yapabilecek
Fotoniks’in üzerinde çalıştığı optik linklerin kullanım alanlarından biri de İHA’lar arası haberleşme ve görüş hattında belirli mesafelerden yer istasyonuyla haberleşmenin LHS sayesinde sağlanması. Bu kullanım senaryoları ve deniz platformları için yenilikçi çözümlere yönelik Ar-Ge çalışmaları devam ediyor.
LHS, Farklı İhtiyaçlara Cevap Verebiliyor
LHS’nin silahlı kuvvetler açısından pek çok kullanım alanı bulunuyor. Bunların bazıları, şöyle sıralanıyor:
- Telsiz ve kablolu muhabere altyapılarına alternatif haberleşme sistemi olarak kullanım.
- Telsiz ve kablolu muhabere altyapısı olmayan üs bölgeleri, sınır karakolları ve kuleler gibi birimler arasında muhabere için kullanım.
- Geçici kurulum gerektiren MEBS noktaları arasında muhabere için kullanım.
- Sahada kurulan uydu sistemlerinin diğer birimlerle muhaberesi için kullanım.
- RF spektrumunda sessizlik gerektiği durumlarda kullanım.
- Telsiz muhaberesine etki eden ve İHA ve dronlara karşı kullanılan karıştırıcıların faaliyet gösterdiği kritik tesislerde ve üs bölgelerinde, muhabere ihtiyaçlarının karşılanması için kullanım.
- Tatbikatlarda, sahada dağılmış farklı algılayıcılardan gelen görüntü ve verilerin aktarılması için kullanım.
- Hava savunma sistemlerinin iç muhaberesi için kullanım.
- Konvoy içi muhabere için kullanım.
Fotoniks’in LHS Ürün Ailesi Büyüyor
Fotoniks, öz kaynaklarıyla geliştirdiği LHS’yi bir ürün ailesi olarak ortaya koyuyor. Bu aile yer alan; 1 km mesafede 1 Gbps veri aktarabilen LHS-S1-1G-K ve 5 km mesafede 1 Gbps veri aktarabilen LHS-S5-1G-K, testleri tamamlanmış ve kullanıma hazır ürünler olarak öne çıkıyor. Firma, hem hareketli hem de sabit kara, deniz ve hava platformları arasında 15 km’de mesafede 1000 Mbps veri aktarabilen çözümlerinin laboratuvar prototiplerini tamamladı. 30 km’de 500 Mbps veri aktarabilen sistemlerin Ar-Ge çalışmaları ise devam ediyor. Fotoniks, LHS ürün ailesi kapsamında, toplam 8 farklı model üzerindeki çalışmalarını sürdürüyor.
Yazıcıoğlu, ürün ailesini geliştirme çalışmalarıyla ilgili şu noktaların altını çiziyor: “Sabit ya da hareketli kullanım, muhabere kurulması istenen mesafe, kullanılacak platform ve talep edilen aktarım hızı, LHS’de hangi alt birimleri kullanacağımızı belirliyor. Son kullanıcılara, hem ihtiyaçlarını karşılayan hem kullanımı kolay hem de maliyet-etkin çözümler sunabilmek için ürün ailemizi geniş bir şekilde hazırlıyoruz. Her seviyede kullanıcı, bu ürün ailesinde, ihtiyacını karşılayan doğru bir çözüm olduğunu rahatlıkla görecek.”
Fotoniks’in Ürün Grupları Lazer Haberleşme Sistemi, Fotoniks’in Optik İletişim Çözümleri ürün grubunun bir üyesi. Bu ürün grubunda ayrıca; - Li-Fi / VLC / LED Haberleşme Sistemleri, - Lazer İkaz Sistemleri, - Optik IFF ve - Optik Tabanlı Elektronik Harp Sistemleri yer alıyor. Fotoniks’in diğer ürün grupları ise “Tek Er Taktik EO/KÖ Sistemleri”, “Platforma Entegre EO/KÖ Sistemler” ve “Keşif, Gözetleme ve Hedef Bulucu Sistemler” olarak sıralanıyor. Fotoniks’in ürünleri, tek er sistemlerden platforma entegre sistemlere ve sınır güvenlik sistemlerine kadar geniş bir yelpazede kullanılıyor.
LHS, Kendini Sahada İspat Etti
Fotoniks’in LHS ürün ailesinin iki üyesi; LHS-S1-1G-K ve LHS-S5-1G-K, farklı saha testlerinde kendilerini ispat ettiler.
EFES-2018 Birleşik Müşterek Fiili Atışlı Tatbikatı’nda görev alan LHS-S1-1G-K, yine Fotoniks üretimi elektro-optik sistemlerden gelen yüksek çözünürlüklü görüntülerin, gece ve gündüz, gerçek zamanlı olarak, seçkin gözlemcilerin bulunduğu alandaki ekranlara yansıtılmasını ve canlı yayın araçlarına aktarılmasını sağladı.
LHS-S5-1G-K, 2019 yılında, birden fazla ortamda başarı ile test edildi. Bunlardan birinde Ankara’da, 1 ay süreyle TSK’ya ait iki birim arasında, 1.000 Mbps hızında muhabere hattı kuruldu. Çeşitli hava koşullarında test amaçlı doküman, video ve internet verisi aktarımı, kriptolu ve kriptosuz olarak başarıyla gerçekleştirildi. Diğerinde ise Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde yer alan iki üs bölgesi arasında, yaklaşık 5000 metre mesafede, 1.000 Mbps hızında muhabere sağlandı. Bu üslerde yer alan Fotoniks tasarımı keşif gözetleme sistemleri, uzaktan komuta merkezleri tarafından LHS üzerinden yönetilebildi. LHS, bu üs bölgelerinde, dronlara karşı yüksek güçle karıştırma yapıldığı zamanlarda da muhaberenin devam etmesini sağladı. Sistem, çeşitli hava koşullarında, 1 ay süre ile başarıyla görev yaptı.
2020 yılında, İstanbul Boğazı’nda gerçekleştirilen ve boğazın iki yakası arasında 1.000 Mbps hızında muhabere sağlanan testleri başarıyla tamamlandı.
Optik Haberleşme Merkezi Geliyor
LHS’yi özgün olarak geliştiren ve tüm fikri mülkiyet haklarına sahip olan Fotoniks, sistemi hiçbir ihracat iznine bağlı olmayan bileşenler kullanarak üretiyor. Firma, birçok farklı uygulama alanında çözümler sunabilmesini sağlayacak şekilde LHS’nin temel teknolojisi olan FSO ve ışıkla haberleşme üzerindeki çalışmalarını da devam ettiriyor. Firmanın oluşturmakta olduğu ve 2023 yılında, yeni tesisinde faaliyete geçireceği Optik Haberleşme Merkezi’nin, hem Fotoniks’in hem de Türkiye’nin bu alandaki faaliyetlerine yeni bir ivme kazandırması bekleniyor.
Optik Haberleşme Merkezi, Fotoniks’in; Ankara, Gölbaşı’ndaki, 5.000 metrekare alanda inşaatı devam eden yeni tesisi içerisinde yer alacak. Firma, bu yapılanmanın, tüm birimleri ve altyapısıyla hayata geçtiğinde, Türkiye’nin bu alandaki mükemmeliyet merkezi olmasını hedefliyor. Optik Haberleşme Merkezi’nde yapılacak çalışmalarla lazer, LED ve kuantum foton haberleşme sistemleri ve teknolojileri ile kamera sistem ve teknolojileri geliştirilecek. Merkez, sadece haberleşme sistemlerine değil aynı zamanda bu konudaki karşı istihbarat teknolojilerine yönelik çalışmalar da yapacak.
Fotoniks, FSO üzerindeki çalışmalarını; yapay zekâ, yeni modülasyon teknikleri ve algoritmalarla genişletiyor. Optik Haberleşme Merkezi’ndeki bu çalışmalarla birlikte, LHS’nin, hem menzilinin hem de veri iletim hızının daha da yukarılara çekilmesi hedefleniyor.
Yazıcıoğlu, Optik Haberleşme Merkezi’nin, Türkiye’nin önemli altyapılarından biri haline geleceğini ifade ediyor: “İnternetin, mobil teknolojilerin ve nesnelerin interneti gibi kavramların hayatımıza girmesiyle üretilen veri miktarı hızlı bir şekilde arttı. Üretilen bu büyük miktarda verinin aktarılması için geniş bantlı iletişim teknolojilerine duyulan ihtiyaç da arttı. Konuya silahlı kuvvetler açısından baktığımızda; mevcut muhabere yöntemlerinin yetersiz kalan bant genişliği, yüksek maliyeti, uzun kurulum zamanı, altyapı eksikliğinden kaynaklanan kurulum zorlukları, lisanslar ve gelişen karşı tedbir teknolojileri nedeniyle onları destekleyen veya onlara alternatif olacak yeni teknolojilere ihtiyaç duyuluyor. Optik haberleşme sistemleri, bu sorunların çözümü olarak ortaya çıktı ve bu nedenle 21. yüzyılın haberleşme teknolojisi olarak nitelendiriliyor. Optik Haberleşme Merkezi, Türkiye’nin bu alandaki insan kaynağı, teknoloji ve ürün geliştirme ihtiyaçlarını karşılayacak. Fotoniks olarak, sürdürdüğümüz çalışmaları ve ortaya koyduğumuz ürünleri, bu merkez çatısı altında çok daha ileriye taşıyacağız.”
