LEE- Bilgisayar Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19206

Gözat

0-9
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z

Altan, Doğan 1
Bahçe Gülbak, Canan 1
Başaran, Emrah 1
Bayazıt, Uluğ 2
Bozkaya, Elif 1
Canberk, Berk 1
Eken, Beyza 1
Erdoğan, Takuhi Nadia 1
Etaner Uyar, Ayşe Şima 1
Gazioğlu, Bilge Süheyla 1
İletişim ağlarında dayanıklılık; hatalara, çevresel problemlere, teknolojiye dayalı kesintilere veya kötü niyetli saldırılara karşı, haberleşmenin işlevselliğini kabul edilebilir bir seviyede devam ettirebilmesidir. Ancak, günümüz iletişim ağları alt yapısının statik ve değişikliklere kolay adapte olamayan bir yapıda olduğu düşünüldüğünde, çok yönlü bir afet durumunda ağı yeniden düzenlemek, çok fazla zaman harcanmasına neden olmaktadır. Bir afet yönetiminde, durum değerlendirmesi, hasarlara karşı hızlı ve etkili önlem alınması, ve etkin iyileştirme mekanizmaları sunulması dayanıklı bir iletişim ağı ile mümkündür. Son yıllarda internete bağlı mobil cihaz sayısının artışıyla birlikte günümüzde aylık ortalama 17 exabytes olan global veri trafiğinin, 2021 yılında aylık ortalama 49 exabytes olması tahmin edilmektedir. Bu şartlar altında, baz istasyonları servis dışı kaldığında, günümüz mobil ağ sistemlerinde, mobil trafik akışını yönetebilecek başka yapılar bulunmamaktadır. Bu problemler, mobil haberleşme ağlarının tek bir noktadan esnek ve dinamik yönetilmemesinden kaynaklanır. Bu sorunu çözebilmek için, mobil veri trafiğinin adaptif bir şekilde yönetilmesi gerekmektedir. Son yıllarda iklimsel değişikliklerle meydana gelen afetler önlenememektedir. Bir doğal afet meydana geldiğinde, en önemli konu insan hayatlarının korunmasıdır. Böyle durumlarda, arama ve kurtarma çalışmalarının büyük oranda başarıya ulaştığı ilk 72 saat oldukça kritik bir zaman dilimidir. Diğer yandan, iletişimde ve durumsal farkındalıkta meydana gelebilecek eksiklikler, kurtarma görevlerinin etkinliğini azaltmaktadır. Örneğin, 2011 Japonya depreminden sonra, 4 gün boyunca baz istasyonlarının çoğu devre dışı kalmış ve ancak 7. günün sonunda İnternet servisi verilmeye başlanmıştır. Kurtarma ekipleri tarafından sadece ses için kullanılan uydu telefonlarının servis kalitesinde sıkıntılar yaşanmıştır. Benzer bir durum, 2010 yılında Haiti'deki deprem sonrasında da yaşanmıştır ve hasar gören servis sağlayıcı alt yapıları nedeniyle uzun süreli iletişim problemi ortaya çıkmıştır. Amerika kıtasının farklı yaşam alanlarında benzer doğa olayları her yıl tekrarlanmaktadır. Ayrıca, yaşadığımız coğrafyada Marmara depremi sonrası, iletişim ağları tamamen hasar görmüş ve kullanılamaz hale gelmiştir. Belirtilen felaket senaryolarında, mevcut kablosuz haberleşme altyapısında meydana gelen hasarlarla birlikte, altyapının kısıtlı fiziksel kaynaklarıyla veri taleplerinin karşılanması mümkün değildir. Bu maksatla, artan mobil trafik akışını ve baz istasyonlarının servis dışı kalması ile ortaya çıkan ağ yönetim sorunlarını çözmek için yeni uygulamalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu maksatla, bu çalışmada İnsansız Hava Araçlarının iletişim altyapısını desteklemek için kullanımı önerilmektedir. Servis dışı kalan baz istasyonlarının yerine havasal baz istasyonları son kullanıcılara hizmet verebilirler. Bu çalışmada amaç, felakete dayalı senaryolara karşı havasal baz istasyonları ile dayanıklı bir iletişim ağı tasarlamaktır. Dayanıklı ağ ise, afet yönetiminde havasal ağlarda meydana gelen ve iletişim ağlarını etkileyebilecek problemlere karşı iletişim ağının işlevselliğini kabul edilebilir bir seviyede devam ettirebilmesi olarak tanımlanmıştır. Bunun yanında, havasal baz istasyonların dayanıklı bir iletişim ağında kullanılması ile, havasal baz istasyonlarının iletişim ağı üzerinde olası etkileri artacaktır. En önemli problemlerden biri, havasal baz istasyonlarının uygun konumlara yerleştirilmesidir. Aksi takdirde, havasal baz istasyonlarının kapsama alanları, servis veren diğer karasal baz istasyonlarının kapsama alanları ile örtüşebilir. Böyle bir durumda, dayanıklı bir ağ elde edilmesi mümkün olmayacaktır. Özellikle, örtüşen bölgelerde bulunan son kullanıcıların hangi baz istasyonlarına tanımlanacağı ve örtüşmenin minimum düzeyde tutulacağı bir topoloji yönetimi tasarlamak oldukça önemlidir. Bunun yanında, havasal baz istasyonlarının yerleştirilmesi konusunda 3. boyutun da hesaplamalara dahil edilerek optimum yüksekliğin bulunması, dayanıklı bir ağ tasarımı için oldukça önemlidir. Dayanıklı bir ağ tasarımı için yukarıda bahsedilen problemlere ilave olarak havasal baz istasyonlarının enerji yönetiminin sağlanması, afet senaryolarının sürekliliği açısından önemlidir. Bir diğer önemli problem ise, aşırı yoğun ağlarda hizmet veren baz istasyonu sayısının fazlalığı ağın kapasitesini artırmaktadır. Bununla birlikte, baz istasyonu sayısının fazla olmasından dolayı hareketli kullanıcıların yol boyunca gerçekleştirecekleri geçiş sayısı da artmaktadır. Geçiş prosedürü kaynak ve hedef baz istasyonları arasında kontrol ve veri trafiğine ihtiyaç duymaktadır. Geçiş sıklığının artmasıyla kaynak ve hedef baz istasyonları arasındaki kontrol trafiği, kaynakların ve enerjinin daha fazla tüketilmesine neden olmaktadır. Aynı zamanda, hareketli kullanıcıların baz istasyonları arasındaki geçişlerde harcanan süreleri yani gecikmeleri artmaktadır ve bu durum kullanıcıların servis kalitesinde düşüşlere neden olmaktadır. Sonuç olarak, yukarıda belirtilen ve günümüz iletişim ağları alt yapısı için tasarlanan 2 boyutlu algoritmalar ve yöntemler, topolojiye havasal baz istasyonu dahil edildiğinde devre dışı kalacaktır. Bunun en başta gelen nedenlerinden biri, havasal baz istasyonlarının, 3 boyutlu hareketliliği ve herhangi bir yol topolojisine sınırlı kalmadan hareket edebilme kabiliyetidir. Bu tez çalışmasında, havasal baz istasyonlarının dayanıklı bir ağ tasarımında kullanılması durumunda, (i) havasal baz istasyonlarının konumlandırılması, (ii) enerji yönetimi, (iii) yol planlaması ve organizasyonu ile (iv) havasal baz istasyonları arasında gerçekleşebilecek handover (geçiş) prosedürünün yönetimi için, artan mobil veri trafiği ve dinamik topoloji değişikliklerine duyarlı, esnek ve merkezi bir yapı ile çözüm sunulmaktadır. Yazılım-tabanlı bir model ile kontrolör üzerinden havasal baz istasyonlarının yönetilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, karasal baz istasyonlarının servis dışı kaldığında bir kontrolör üzerinden gerçeklenecek fonksiyonlar ile havasal baz istasyonlarının güvenilir ve devamlı bir iletişim sağlaması için bir model önerilmiştir. Tez çalışmasının ilk kısmında, verilen bir coğrafi alanda, ihtiyaç duyulacak minimum sayıda havasal baz istasyonu sayısını tanımlayarak, 3 boyutlu konumlandırma problemi ele alınmıştır. Önerilen konumlandırma algoritması ile havasal baz istasyonlarının kapsama alanları tanımlanmış ve enerji yönetimi ile havada kalma süreleri kontrol edilmiştir. Özellikle, havasal baz istasyonlarının sınırlı kapasitede bataryaları olduğu ve havasal ağlara yeni katılan ya da ağdan ayrılan havasal baz istasyonları için ağın yeniden organize olması gerektiği düşünüldüğünde, mevcut havasal baz istasyonlarından en etkin şekilde yararlanmak oldukça önemlidir. Bu maksatla son kullanıcılara kabul edilebilir bir servis kalitesinde hizmet vermeleri için havasal baz istasyonlarının enerji yönetim mekanizmaları ile yeniden şarj edilebilmesi için ikmal istasyonlarının etkin yönetimi üzerinde bir model önerilmiştir. Havasal baz istasyonlarının değişken ve olası bağlantı kesintileri, kaynak tahsisi ve kanal planlamasında problemlere neden olmaktadır. Bu maksatla, havasal baz istasyonlarının yönetimi için ağ fonksiyonlarını yönetmek ve kritik zamanlarda, bu problemlere yönelik çözümler sunmak gerekmektedir. Özellikle, havasal baz istasyonlarında gerçek zamanlı izleme, uyarı tetikleme gibi kritik ortamlarda veri aktarımında meydana gelebilecek bir gecikme ağ fonksiyonlarının merkezi yönetimi ile gerçekleştirilebilir. Bu maksatla, tez çalışmasının son kısmında ise, havasal baz istasyonları arasında gerçekleşebilecek geçiş prosedürünün yönetimi için bir ağ mimarisinin gerçeklenmesi hedeflenmiştir. Karasal baz istasyonları için belirtilen geçişe bağlı problemler, havasal baz istasyonu kullanıldığında da geçerliliğini korumaktadır. Ek olarak, bu problem havasal baz istasyonlarının zaten kısıtlı olan kaynaklarını ve enerjilerini daha hızlı tüketmesine neden olmaktadır. Bu problemin çözümünde geçiş sıklığının ve dolayısıyla havasal baz istasyonlarının kullanıcı başına harcadığı enerjinin azaltılması için yazılım tabanlı ağ mimarisinde bir geçiş karar verme ve geçiş gerçekleştirme mekanizmaları önerilmektedir. Böylece dinamik ağ topolojilerine duyarlı, havasal baz istasyonları ile desteklenebilen ve havasal baz istasyonlarının kullanımından kaynaklanan problemleri minimize eden merkezi ve esnek bir yaklaşım önerilmiştir. 1
Kamaşak, Mustafa Ersel 1
Kamaşak, Mustafa Ersel ; Gökmen, MUhittin 1
Köse, Hatice 1
Kühn Tosun, Ayşe 1
Kır, Hüseyin 1
Kıvrak, Hasan 1
Öğüdücü, Şule 1
Pak, Mesut 1
Tantuğ, Ahmet Cüneyd 1