Yazar
Mahmut, Hatice Ali
Basım Tarihi
2024
Konu
Optik iletişim, Kablosuz iletişim sistemleri, Enerji dönüşümü, Tasarım ve inşaat, Elektrik mühendisliği
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
865c43eb-16bd-4d12-8781-fdbc25f56704
Lokasyon
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Tarih
2024
Örnek Metin
Optik Kablosuz İletişim (OWC), kablosuz veri iletimi için ışık dalgalarını (yani Işık Yayan Diyotlar (LED'ler) veya Lazer Diyotlar (LD'ler)) kullanan ve fiber optiklerle karşılaştırılabilir ve Radyo Frekansı (RF) muadilleri tarafından desteklenebileceklerden çok daha yüksek bir kapasiteye sahip bir Görüş Hattı (LOS) bağlantısı sağlayan bir iletişim alanıdır. Ayrıca optik spektrumda çalıştıkları için parazitlere karşı dayanıklıdırlar. Ayrıca, çalışması için alan veya bağlantı lisansı gerektiren RF bağlantılarının aksine, OWC iletişim sistemlerinde herhangi bir lisans ücreti gerekmemektedir. OWC, Serbest Uzay Optik (FSO) ve Sualtı Optik Kablosuz Haberleşme (UOWC) gibi alt dalları kapsamaktadır. FSO, boş alan boyunca kızılötesi dalga boylarında çalışan lazer vericileri kullanır. Özellikle fiziksel kabloların veya RF ağlarının pratik olmadığı yüksek veri aktarımlı uygulamalar ve senaryolar için uygun olan daha hızlı veri hızları, gelişmiş güvenlik ve uygun maliyetli bağlantı sunar. UOWC, sudaki RF ve akustik sinyallerin sınırlamalarını ele alarak denizcilik uygulamaları için güvenilir ve yüksek hızlı iletişimi kolaylaştırır. OWC sistemlerinde, özellikle su altı ve dış ortamlarda, sınırlı kapasiteye sahip, düzenli ve maliyetli şarj veya değiştirme gerektiren pillere bağımlı olunması nedeniyle enerji verimliliği kritik bir tasarım kriteri haline geliyor. Bu tez, özellikle enerji kaynağı sınırlamalarıyla karşı karşıya olan hava ve su altı ağlarını hedef alarak OWC'de enerji verimliliğinin önemine odaklanmaktadır. Sualtı ortamlarında, Sualtı Sensör Ağları (USN'ler) kirlilik izleme, okyanus akıntıları analizi, ekipman kontrolü ve maden arama gibi işbirlikçi görevler için kullanılır. Sensör düğümleri deniz ortamı boyunca dağılmıştır ve veriler, genellikle bir şamandıra veya destek gemisi olan bir ağ geçidi düğümünde toplanır. Veri iletimi, tek atlamalı veya çok atlamalı rotalar yoluyla gerçekleşebilir; çok atlamalı iletimler, bireysel düğüm arızalarından kaynaklanan kesinti riskini doğurur. Çok atlamalı veri iletimi durumunda, sensör düğümleri veri aktarma ve yönlendirme için güç tüketir. Bu konuyu ele almak için tez, veri toplama ihtiyacını ortadan kaldırarak ve enerji tüketimini azaltarak Otonom Sualtı Araçlarının (AUV'ler) kullanımını önermektedir. AUV'nin her sensör düğümüne yakınlığı aynı zamanda kendi veri iletimi için gereken gücü de azaltır. Ancak AUV'ler veri dağıtımında gecikme ve yüksek güç tüketimi gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Tez, USN'ler içerisinde AUV destekli veri toplamada verimli yörüngelerin uygulanmasını araştırıyor. Ayrıca tez, su altı ortamlarında enerji verimliliğini daha da artırmak için güneş enerjili AUV'leri tanıtıyor. AUV'ler güneş panellerini birleştirerek daha uzun dayanıklılık, uygun maliyetli operasyonlar ve çevre dostu çözümler elde ediyor. Su altı ortamlarda Güneş'ten mümkün olan enerji hasadını değerlendirmek için farklı coğrafi konumlar, yılın farklı günleri, günün farklı zamanları, saf deniz, temiz su, kıyı suyu, liman suyu gibi farklı derinlik ve su türlerini dikkate alarak Güneş'ten enerji hasadı modelliyoruz. Araştırma, pillerin gündüz şarj edilmesi ve geceleri anket yapılmasının zorluklarını ele alıyor ve enerji hasadını ve araştırma verimliliğini en üst düzeye çıkaran optimal bir Üç Boyutlu (3D) yörünge sunuyor. İnsansız Hava Araçları (İHA), dış ortamlarda iletişim ağları için çok yönlü ve uygun maliyetli çözümler sunmaktadır. Bu çalışma, güneş enerjisiyle çalışan İHA'ları kullanan enerji verimli yaklaşımlara özellikle vurgu yaparak, ana taşıyıcı bağlantı için hem sabit kanatlı İHA'ları hem de döner kanatlı İHA'ları araştırmaktadır. Özellikle, güneş enerjisiyle çalışan döner kanatlı İHA'lar, FSO teknolojisinden yararlanarak hücresel ağlarda verimli geri taşıma sağlama potansiyelleri açısından araştırılıyor. Tez, enerji hasadı ve tüketimi arasında bir denge kurmayı amaçlayan bir yükseklik optimizasyon problemini tanıtmaktadır. Ayrıca araştırmada stratosfer katmanında (17km-20km) yüksek irtifalarda görev yapan sabit kanatlı İHA'ların spesifik bir türü olan Yüksek İrtifa Platformlarının (HAP) değerlendirilmesi de yer alıyor. Değerlendirme, bu platformların enerji toplama ve tüketim yönlerini analiz etmeye odaklanıyor. Ek olarak, havadaki ağların enerji verimliliğini artırmak amacıyla, İHA'ları/HAP'leri kablosuz olarak şarj etmek için lazer gücü ışınlaması öneriliyor. Bu teknoloji, yüksek verimliliği ve uzun mesafelerde güç aktarma yeteneği nedeniyle dikkat çekiyor. Lazer enerjisini elektriğe dönüştüren fotovoltaik hücreyle donatılmış bir alıcıya enerji aktarmak için güçlü lazer ışınlarının kullanılmasını içerir. Buna ek olarak OWC sistemlerinin verimliliğini daha da artırmak için Eşzamanlı Işık Dalgası Bilgisi ve Güç Transferi (SLIPT) araştırılıyor. SLIPT, hem gücü hem de verileri aynı anda aktarmak için ışık yoğunluğunu kullanır. SLIPT, güç ve veri aktarımını aynı OWC bağlantısında birleştirerek, ana taşıyıcı bağlantının performansını ve ömrünü artırma potansiyeline sahiptir., OWC, iletis¸im alanında, kablosuz veri aktarımında ic¸in ısık dalgalarını kullanır (yani, LED'ler veya LD'ler) ve fiber optiklere hızı kapasitesi c¸ok daha yüksek ve ¨ RF rakipleri tarafından desteklenemeyen bir LOS baglantısı sunar. Optik spektrumda çatlakları m˘ udahaleye kars¸ı bagıs¸ıktırlar. Ayrıca, işletim içi alan veya ba˘ glantı lisansı dağınık ˘ RF bağlantılarına ˘ karşılaştırma OWC iletis¸im sistemlerinde lisans ucreti gerekmemektedir. ¨ OWC, FSO ve UOWC gibi alt dalları içerir. FSO, serbest uzayda kızılotesi dalga¨ boylarında çalışan lazer vericilerini kullanır. Özellikle daha hızlı hız verileri, gelişmiş ¨ güvenli ve fiziksel kablolar veya ¨ RF ağları uygun olmayan y ˘ uksek veri ge¸is¸i uygula-¨ ları ve senaryoları ic¸in etkili maliyet baglantısı sunar. ˘ UOWC, suda RF ve akustik sinyallerin sınırlamalarını ele alarak, deniz uygulamaları için güvenlidir ve y¨uksek hızlı iletis¸imi ¨kolaylas¸tırır. OWC sistemlerinde, özel olarak sualtı ve açık hava ortamlarında, enerji verimli ¨gi, sınırlı kapasite pillere dayanma gerekliliği nedeniyle kritik bir tasarım kriteri haline gelir ve ˘düzenli s¸arj veya de gis¸tirme gerektirir. Bu tez, OWC içinde enerji verimliliğinin ˘ onemine ¨ odakları ve özel olarak enerji kuralları sınırlamalarıyla karsılas¸an hava ve sualtı ile ¨glerini ˘ hedefler. Sualtı yayılmaları, USN'ler, değişimin izlenmesi, deniz akıntıları analizi, ekipman kontrolü is¸birliginin aralıklı ˘ orevler ic¸in da¨gitilir. Sens ˘ or d¨u¨g˘umleri deniz c¸evresine yayılım¸tır ve ¨veri genellikle bir kapı du¨g˘um¨ unde kayıtlı, genellikle bir batık veya destek gemisidir. Veri şifreleme tek atlamalı veya çoklu atlamalı rotalar aracılığıyla gercekles¸ebilir ve çoklu atlamalı aktarımlar, bireysel dug˘um arızalarından kaynaklanan kırılma riski tas¸ır. C¸ oklu atlamalı ¨ veri iletimi durumunda, sensör d¨ u¨g˘umleri veri dağıtımı ve y¨ onlendirme ic¸in enerji t¨ uketir. ¨ Bu sorunu ele almak için tezinizi kullanın, verileri elden kaldırın ve AUV'leri kapatın ve enerji tüketimini azaltın. ¨ AUV'lerin her bir sensör günü ¨u¨g˘um¨ une yakınlı ¨gı ayrıca ˘ kendi veri aktarımları ic¸in yapılması gereken kesintiler. Ancak, AUV'ler, veri kaybında gecikme ve yüksek enerji tüketimi gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Tez, ¨ USN'lerin içinde AUV destekli veri toplama ic¸in verimli rotaların dinlenmesini arastırır. Ayrıca, sualtı ortamlarında enerji verimliliğini daha da artırmak, buzlanma enerjisiyle ¨calis¸an AUV'leri tanır. Güneş panellerini entegre ederek, ¨ AUV'ler, daha uzun dayanıklılık, maliyet açısından verimli çalışma ve çevre dostu c¸oz¨umler elde eder. G¨ünes¸ten enerji toplamanın ¨ mumk ¨ un olduğu ¨ farklı co˘ grafi konumlar, yılın farklı g˘ unleri, g¨unde farklı kişilerin ve saf¨ deniz, temiz su, sahil suyu, liman suyu gibi farklı su turlarında modellenir. Aras¸tırma, ¨ gund ¨ uzleri pilları sarj etme ve gece anket yapma zorlu ¨ gunu ele alır ve enerji toplama ve ˘ anket getirisini en fazla artırma ve uygun 3D rotayı sunar. Açık hava ortamlarında, İHA'lar, iletis¸im ağları ic¸in c¸ok y ˘ onl¨ u ve maliyet etkin c¸ ¨oz¨umler¨ sunar. Geri baglantı ba˘ glantısı ic¸in sabit kanatlı ˘ İHA'lar ve döner kanatlı ¨ İHA'ların her biri de aras¸tırır ve özellikle g¨ünes¸ enerjisiyle çalısan¸İHA'lar kullanarak enerji ver imliligi sa˘glayan yaklas¸ımlara yapar vurgu. ˘ Özellikle, g¨unes¸ enerjisiyle calış¸and¨oner¨ kanatlı UAV'ler, hucresel a¨glarda verimli geri ba˘glantı sa˘glama potansiyelini aras¸tırır˘ ve FSO kullanır. Tez, enerji toplama ve tuketimi arasında denge sa ¨glamayı ˘ amac¸layan bir yüksek değişkenli analitik tanımıdır. Ayrıca, bu platformların enerji toplama ve tuketim y¨onlerini analiz eden bir de¨gerlendirmeyi içerir. ˘ Ayrıca, havadaki agların enerji verimli ˘ gini artırma ic¸in, ˘ UAV'ler/ HAP'ler kablosuz olarak sarj etmek için ic¸in lazerle enerjiyle ısıtılır. Bu teknoloji, çok verimli ¨gi ve uzun ˘mesafelere enerji aktarımı yetenegini kullanımı nedeniyle dikkat çekmektedir. Bu, g ˘ uc¸l ¨ u¨ lazer ıs¸ınlarını, lazer enerjisini elektrige d ˘ on¨ us¸t ¨ uren bir fotovoltaik h ¨ ucre ile donatılmıs¸ bir ¨ alıcıya kablosuz olarak iletmek anlamına gelir. OWC bağlantılarının enerji verimli ˘ gını artırma ic¸in ˘ SLIPT mevcuttur. SLIPT, hem guc hem de veri aktarımını aynı anda kablosuz olarak iletmek için ısık yo ¨ gunlu ˘ gunu ˘ kullanır. Guc¸ ve veri transferini aynı ¨ OWC baglantısında birles¸tirerek, ˘ SLIPT, geri baglantısının kalbinde ve ˘ omr ¨ un¨ u artırma potansiyeline sahiptir. ¨
