DRON ÜZERİNDEN TRAFİK YÖNETİMİ SİSTEM TASARIMI

T.C.

EGE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

DRON ÜZERİNDEN TRAFİK YÖNETİMİ SİSTEM

TASARIMI

Zafer ÇALIŞKAN

Danışman: Doç.Dr. Radosveta SOKULLU

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı

Elektronik Tezli Yüksek Lisans Programı

İzmir

2019

vii

ÖZET

DRON ÜZERİNDEN TRAFİK YÖNETİMİ SİSTEM TASARIMI

ÇALIŞKAN, Zafer

Yüksek Lisans Tezi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı

Tez Danışmanı: Doç. Dr. Radosveta SOKULLU

Temmuz 2019, 142 sayfa

İnsansız Hava Araçları (İHA) veya drone’lar günümüzde askeri keşif,

gözetleme ve taarruz faaliyetlerinden meteorolojik gözlemlere, arama-kurtarma

faaliyetlerinden sinema sektöründe film çekimlerine kadar çok çeşitli platformlarda

çok çeşitli amaçlar için kullanılmaktadırlar. Bunda üzerlerine eklenebilen kamera

sistemlerinin ve çok amaçlı sensörlerin bulunulan ortama ait verileri

toplayabilmesinin ve toplanan bu verilerin belirlenen bir depolama alanına

aktarılabilmesinin payı oldukça fazladır.

Öte yandan 4. nesil hücresel haberleşme sistemleri (4G ve 4.5G) ile birlikte

geniş bant haberleşme mümkün hale gelmiştir. Öyle ki 4G içeri tanımlanan Uzun

Süreli Evrim (Long Term Evaluation, LTE) ile birlikte teorik olarak 100 MHz’e

kadar band genişliğine erişmek mümkündür. Böylece yüksek boyutlu veriler daha

kısa zamanlarda uçtan uca aktarılabilmektedir. LTE ile birlikte paket anahtarlamalı

devre üzerinden sesli ve görüntülü olarak çağrı yapılabilmektedir. Bu çağrılar

bütünleşik olarak aynı zamanda kablosuz bağlantı (Wi-Fi) üzerinden de

gerçekleştirilebilmekte ve heterojen bir network yapısı ile kullanıcıların

deneyimlerine hiçbir etki oluşturmadan sesli ve görüntülü görüşme

yapılabilmektedir.

Tez çalışması kapsamında 4. Nesil hücresel sistemlerin kablosuz bağlantı ile

heterojen bir network yapısı ile çalışmasından faydalanılan bir sistem

geliştirilmiştir. Burada drone üzerine konumlandırılan ana kart kablosuz ağ yayını

viii

oluşturup bu ağa bağlı olan ve hücresel sistemden herhangi bir sebeple (Hücresel

yayının olmaması veya hücresel sistemin çökmesi) hizmet alamayan kullanıcılara

hizmet sunmaktadır. Böylece tasarlanan sistem ile yeni bir altyapı yatırımına gerek

kalmaksızın (baz istasyonu ve ekipmanları) kablosuz ağ üzerinden sesli görüşme

(Voive over Wifi, VoWifi) teknolojisi ile alternatif şekilde çağrı

gerçleştirilebilmiştir. Sistem performansını değerlendirebilmek için Alınan

Sinyalin güç göstergesi (Received Signal Strength Indicator, RSSI) ve Ses

Kalitesinin Algısal Değerlendirilmesi (Perceptual Evaluation of Speech Quality,

PESQ) sisteme ait önemli performans göstergeleri (Key Performance Indicators,

KPI) olarak belirlenmiştir. Bu iki parametre arasındaki ilişki uyumlama analizleri

(regression analysis) ile incelenmiştir. Bununla birlikte önerilen sistemin kapsama

alanı yükseklik ve mesafe bazında tez içerisinde verilmiştir.

Testlerden elde edilen sonuçlara baktığımızda drone temelli kablosuz

bağlantı noktasına bağlı bir kullanıcı drone 180 m. yüksekte iken başarılı bir şekilde

çağrı kurabilmektedir . Bu da tasarlanan sistemin arama kurtama faaliyetlerinde

hücresel sistemden hizmet alamayan mağdur kimselere erişmek için

kullanılabileceğini kanıtlamıştır.

Anahtar Kelimeler: İnsansız Hava Araçları (İHA),Drone temelli kablosuz

bağlantı noktası sistem tasarımı, 4G, Kablosuz ağ üzerinden sesli görüşme

(VoWifi), RSSI, PESQ.

ix

ABSTRACT

SYSTEM DESIGN FOR DRONE CONTROLLED TRAFFIC MANAGEMENT

ÇALIŞKAN, Zafer

M.Sc. in Electrical and Electronic Engineering

Supervisor: Doç. Dr. Radosveta SOKULLU

July 2019, 142 pages

Todays, Unmanned Aerial Vehicles (UAV) or drones are widely being used

in different platforms with different purposes from military reconnaissance and

surveillance missions to meteorological observations and from search and rescue

operations to filming for cinema industry. Here, add-on Camera Systems and multi

purpose sensors play an important role to collect information about the environment

and transfer the obtained data to a desired storage medium.

On the other hand, the wireless communication over a broadband

communication system is became available with 4th Generation (4G or 4.5G) (Long

Term Evolution, LTE) cellular network systems. In fact, theoraticaly, it is possible

to reach out 100 MHz bandwidth with LTE. Hence the files that have a big size can

be transferred from one node to another in a very short time. On the other side,

Voice and Video calls over a packet switched circuit have also become available

with LTE. These calls can alternatively be made without impacting user experience

over a Wireless Fidelity (Wi-Fi) connection that is integrated with LTE in a

heteregenous network (Het-Net).

In this thesis study, a system that uses Wi-Fi technology integrated with 4th

generation cellular systems in a Het-Net way is designed. Here drone equipped with

a mainboard establishes a Wi-Fi Hotspot network to serve the terminals which lack

signal from cellular system due to any reason causing from congestion on cellular

networks to no cellular network available in a current region. Thus it let its users

make Voice over Wi-Fi (VoWifi) calls without any need to make an extra

x

investment for a base station and other equipments. In order to evaluate system

performance Received Signal Strength Indicator (RSSI) and Perceptual Evaluation

of Speech Quality (PESQ) are chosen as a key performance indicators (KPI).

Relationship between speech quality and RSSI is investigated based on regression

analysis. Besides that the coverage of the proposed system is given based on altitude

and distance.

The results obtained from the tests show that a user connected to drone based

hotspot network can make a succesfull call till the drone altitude is 180 m. this

proves that designed system can be used to reach victims in search and rescue

operations where there is no cellular system service is available.

Keywords: UAV, Drone Based Hotspot Network System Design, 4G, RSSI, PESQ,

VoWifi.

xi

ÖNSÖZ

Günümüzde mobil cihaz kullanıcılarının ve de birbirine bağlı makinelerin

artması veri trafiğinin dramatik şekilde artmasına neden olmuştur. Bu sebeple

belirli periyotlar ile yapılan projeksiyonlar göz önünde bulundurularak haberleşme

sistemleri geliştirilmekte ve sonrasında aşama aşama hayatımızın parçası haline

gelmektedirler. Son olarak 4. Nesil hücresel haberleşme sistemlerinin hayatımıza

kattığı VoWifi teknolojisi de bunlardan birisi. Çalışma hayatımda bağlı

bulunduğum kurumda farklı tipte sistem tasarımları (Tablet, Akıllı Tahta vb.)

gerçekleştirme fırsatı buldum. Akıllı telefon tasarımı da üzerinde çalışmış olduğum

konulardan bir tanesi. Özellikle hücresel ağ ayarlarının mobil operatör bazında

optimizasyonu, RF ön uç tasarımı ve mekanik tasarıma uygun anten tasarımının

performans optimizasyonlarının yapılması, ilgili olduğum konuların başında yer

almaktadır.

Bu tez çalışması kapsamında da ilgili olduğum hücresel ağ teknolojileri

konusunda yenilikçi bir sistem tasarımı yapmayı hedefledim. Tasarlanan sistem

drone ile akıllı telefon ana kartını birleştirmekte ve hücresel ağa erişimi mümkün

olmayan veya herhangi bir sebeple hücresel bağlantısı kesintiye uğramış

kullanıcaların sanki hücresel sistem içerisindeymiş gibi VoWifi teknolojisi ile

görüşme yapabilmelerini sağlamaktadır. Tasarlanan sistemin en önemli özelliği

ekstra bir hücresel sistem yatırımı gerektirmeksizin drone’un kapsama alanı

içerisinde sesli görüşme yapabilmeyi sağlamasıdır.

xii

xiii

İÇİNDEKİLER

Sayfa

KABUL VE ONAY SAYFASI ............................................................................. İİİ

ETİK KURALLARA UYGUNLUK BEYANI ...................................................... V

ÖZET ................................................................................................................... Vİİ

ABSTRACT .......................................................................................................... İX

ÖNSÖZ .................................................................................................................. Xİ

İÇİNDEKİLER ................................................................................................... Xİİİ

ŞEKİLLER DİZİNİ .......................................................................................... XVİİ

TABLOLAR DİZİNİ .......................................................................................... XXİ

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ .................................................... XXİİİ

1. GİRİŞ .................................................................................................................. 1

1.1 Tezin Kapsamı ve Amacı ............................................................................................ 2

1.2 Literatür Taraması ....................................................................................................... 2

1.3 Tezin Bölümleri .......................................................................................................... 6

2 İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI (İHA) ‒ DRONELAR .................................... 8

2.1 Drone Sınıflandırmaları .............................................................................................. 8

2.2 Drone Modelleri ........................................................................................................ 14

2.3 Tez Çalışması için Drone Özelliklerinin Belirlenmesi ............................................. 18

xiv

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa

3 VOWIFI (KABLOSUZ BAĞLANTI ÜZERİNDEN SESLİ GÖRÜŞME) ......20

3.1 Uzun Süreli Evrim (Long Term Evaluation, LTE) - 4G ............................................ 20

3.2 LTE Ağ Mimarisi ...................................................................................................... 22

3.3 IP Çoklu Ortam Alt Sistemi (IP Multimedia Subsystem, IMS) ................................. 24

3.4 IP Çoklu Ortam Alt Sistemi Çekirdeği (IP Multimedia Subsystem, IMS Core) ....... 26

3.5 LTE üzerinden Sesli Görüşme (Voice over LTE, VoLTE) Ağ Mimarisi .................. 28

3.6 Volte Hizmet Kalitesi (Quality of Services, QoS) Parametreleri .............................. 30

3.7 Volte Çağrıları için Ortalama Görüş Puanı (MOS) Hesaplamaları ........................... 32

3.8 Kablosuz Ağ Üzerinden Sesli Görüşme (VoWifi) ..................................................... 33

4 TEMEL PERFORMANS GÖSTERGELERİ (KPI) .........................................35

4.1 Alınan Sinyalin Güç Göstergesi (RSSI) .................................................................... 35

4.2 Ses Kalitesinin Algısal Değerlendirilmesi (PESQ) .................................................... 36

4.2.1 PESQ’e Genel Bakış ............................................................................................... 38

4.2.2 PESQ ve Öznel Değerlendirme Arasındaki İlişki ................................................... 39

4.2.3 Test için Kullanılacak Ses Verisinin Özellikleri ..................................................... 40

4.2.4 PESQ’in Çalışma Algoritması ................................................................................ 41

5 SİSTEM TASARIMI ........................................................................................49

xv


Sayfa

5.1 Drone ........................................................................................................................ 49

5.2 Ana Kart .................................................................................................................... 53

5.2.1 Ana Kart Teknik Özellikleri ................................................................................... 53

5.2.2 Ana Kartta Yapılan Değişiklikler ........................................................................... 57

5.3 Test Cihazları ............................................................................................................ 59

5.4 Li-on Batarya ............................................................................................................ 60

5.5 Harici Antenler.......................................................................................................... 60

5.5.1 Toplam Yayılan Güç (Total Radiated Power, TRP) ............................................... 62

5.5.2 Toplam İsotropik Hassasiyet (Total İsotropic Sensitivity, TIS) ............................. 63

5.5.3 Aktif Ölçüm Sonuçları ........................................................................................... 63

6 SAHA TESTİ VE ELE ALINAN SENARYOLAR ......................................... 69

6.1 Test Alanı .................................................................................................................. 69

6.2 Test Senaryoları ........................................................................................................ 69

6.2.1 Senaryo -1 (S1) ....................................................................................................... 77

6.2.2 Senaryo -2 (S2) ....................................................................................................... 78

7 TEST VE İNCELEME SONUÇLARI .............................................................. 81

7.1 Senaryo-1’e Ait Test Sonuçları ................................................................................. 82

xvi


Sayfa

7.2 Senaryo-2’ye Ait Test Sonuçları ................................................................................ 92

8 TARTIŞMA VE GENEL DEĞERLENDİRME .............................................105

KAYNAKLAR DİZİNİ .......................................................................................108

TEŞEKKÜR .........................................................................................................113

ÖZGEÇMİŞ .........................................................................................................114

xvii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil Sayfa

Şekil 2.1: Drone Tipleri (Hassanalian M. et al, 2017) ............................................. 9

Şekil 2.2: Drone Tipleri a) HTOL b)VTOL c)Rotoru Eğilen UAV d) Kanadı

Eğilen UAV e)Gövdesi Eğilen UAV f) Kanl İçerisinde Fana Sahip UAV

g)Üstten Pervaneli UAV h)Üstten Kanatlı UAV i) Sıradışı-aykırı tipte UAV

(Hassanalian M. et al, 2017) .......................................................................... 11

Şekil 2.3: Drone’ların Kanat ve Ağırlıklarına Göre Dağılımı (Hassanalian M. et al,

2017) .............................................................................................................. 11

Şekil 2.4: UDI U818A (Amazon.com_UDI U181A, 2019) .................................. 14

Şekil 2.5: DJI Phantom 4 (Amazon.com_Dji Phantom, 2019).............................. 15

Şekil 2.6: Dromida Ominus (Amazon.com_Dromida Ominus, 2019) .................. 15

Şekil 2.7: DJI Phantom 2 V2.0 (Amazon.com_DJI Phantom 2 V2.0, 2019) ........ 16

Şekil 2.8: Yunec Q500 4K Typhoon (Amazon.com_Yunec Q500 4K Typhoon,

2019) .............................................................................................................. 16

Şekil 2.9: Parrot Ar Drone (Amazon_Parrot Ar Drone, 2019) .............................. 17

Şekil 2.10: DJI Spark Fly More Combo (Amazon.com_DJI Spark Fly More

Combo, 2019) ................................................................................................ 17

Şekil 3.1: OFDMA ve SC-FDMA Frekans Domeni Gösterimi ............................ 21

Şekil 3.2: OFDM ve OFDMA arasındaki fark ..................................................... 21

Şekil 3.3: LTE Network Yapısı ( Anritsu, 2015) .................................................. 22

Şekil 3.4: IMS Network Yapısı (Spirent, 2014) .................................................... 24

Şekil 3.5: IMS ÇekirdekYapısı (Spirent, 2014) .................................................... 26

xviii

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)

Şekil Sayfa

Şekil 3.6: Volte Ağ Yapısı (ElWakiel M. et al, 2016) ...........................................28

Şekil 3.7: Band Genişliği Bazında EPS Taşıyıcı Sınıflandırması (ElWakiel M. et

al, 2016) .........................................................................................................30

Şekil 3.8: Güvenli olmayan Ağ Üzerinde VoWifi Ağ Mimarisi (Pularikkal B. and

Patil S., 2015) .................................................................................................33

Şekil 3.9: Güvenli Ağ Üzerinde VoWifi Ağ Mimarisi (Pularikkal B. and Patil S.,

2015) ..............................................................................................................34

Şekil 4.1: Log Üzerinden WLAN RSSI değerini Elde Etme .................................36

Şekil 4.2: PESQ’te kullanılan Temel Mantık Modeli (ITU-T P862, 2001) ...........39

Şekil 4.3: di zaman aralığındaki gecikmenin belirlenmesi (ITU-T P862, 2001) ...41

Şekil 4.4: PESQ Algısal Modeli (ITU-T P862, 2001) ..........................................42

Şekil 4.5: PESQ Algısal Modeli (devamı) ( ITU-T P862, 2001) ...........................43

Şekil 5.1: DJI GO 4.0 Uçuş Bilgi Ekranı ( (DJI GO 4.0 Application, 2019) ........51

Şekil 5.2: Akıllı Telefon ana kart ve bataryasının yerleşim yeri (Taslak

Görünümü) .....................................................................................................52

Şekil 5.3: Akıllı Telefon ana kart ve bataryasının yerleşim yeri (Gerçek Görünüm)

........................................................................................................................52

Şekil 5.4: Ana kart RF Ön Uç Tasarım Blok Diyagramı (Değiştirilmemiş Hali) ..55

Şekil 5.5: Ana kart RF Ön Uç Tasarım Blok Diyagramı (Değiştirilmiş Hali) .......57

Şekil 5.6: Ana kart RF Ön Uç Tasarım Blok Diyagramı (Değiştirilmiş Hali) .......58

Şekil 5.7: Ana kart Üstten Görünüm ......................................................................58

xix


Şekil Sayfa

Şekil 5.8: Ana kart Alttan Görünüm ...................................................................... 59

Şekil 5.9: Ana Anten Dönüş Kaybı (RL) .............................................................. 61

Şekil 5.10: Wi-Fi Anten Dönüş Kaybı (RL) .......................................................... 62

Şekil 5.11:TRP Ölçüm Düzeneği (Foegelle M.D:, 2005) ..................................... 62

Şekil 5.12: TIS Ölçüm Düzeneği (Foegelle M.D:, 2005) ...................................... 63

Şekil 5.13:FAC TRP/TIS Ölçüm Düzeneği........................................................... 64

Şekil 5.14:Theta/Phi Açılarının FAC’de belirttiği konumlar ................................ 67

Şekil 6.1: Test Alanı .............................................................................................. 69

Şekil 6.2: WTM Mod Ims Kayıt İşlemleri Akış Şeması ....................................... 75

Şekil 6.3: HTM Mod Ims Kayıt İşlemleri Akış Şeması (10’ncu adım ve sonraki

adımlar WTM modta anlatıldığı şekilde gerçekleşmektedir) ........................ 75

Şekil 6.4: Qualcomm QXDM Log Paket Listesi ................................................... 76

Şekil 6.5: Qualcomm QXDM LTE Log Paket Listesi ........................................... 76

Şekil 6.6: S1 Test Düzeneği................................................................................... 78

Şekil 6.7: S2 Test Düzeneği................................................................................... 79

Şekil 7.1: Gönderilen Ses Verisi ............................................................................ 81

Şekil 7.2 : 10m_5m Koşulu Altında Ham Ses Dosyaları Arasındaki Zaman Farkı

....................................................................................................................... 83

xx


Şekil Sayfa

Şekil 7.3 : 10m_5m Koşulu Altında Zamanda Eşitleme Yapılmış Ses Dosyaları (5

örnek alınmıştır) .............................................................................................83

Şekil 7.4: 10m_0m Koşulu Altında MT Tarafta Meydana Gelen Seste Kesilme ..89

Şekil 7.5: 10m_0m Koşulu Altında HO öncesi Kullanılan LTE Band, Hücresi,

Band Genişliği Bilgileri .................................................................................89

Şekil 7.6: 10m_0m Koşulu Altında HO Sonrası Kullanılan LTE Band, Hücresi,

Band Genişliği Bilgileri .................................................................................90

Şekil 7.7: HO Öncesi Bağlı Olunan Hücreye Ait Anlık Sinyal Seviyesi Değerleri

........................................................................................................................90

Şekil 7.8: HO Sonrası Bağlı Olunan Hücreye Ait Anlık Sinyal Seviyesi Değerleri

........................................................................................................................91

Şekil 7.9: Log No 21 MO ve MT Ses Verileri Karşılaştırması..............................92

Şekil 7.10 :Farklı Tipte Regresyon Fonksiyonlarına Ait Değişim Grafiği ............97

Şekil 7.11: 10 m Yükseklikte Alınan Sonuçların Dahil Edildiği Farklı Tipteki

Regresyon Sonuç Grafiği ...............................................................................98

Şekil 7.12: 30m_10m Koşulu Altındaki MO-MT Ses-Zaman Diyagramı...........100



Şekil 7.15: 30m_10m Koşulu Altında Zamanda Eşitleme Yapılarak Ele Alınan

Ses Verisi .....................................................................................................103

xxi

TABLOLAR DİZİNİ

Çizelge Sayfa

Tablo 2.1: UAV Model, Üretici ,Ağırlık ve Kanat Açıklığı Tablosu (Hassanalian

M. et al, 2017) ................................................................................................ 12

Tablo 2.2: Drone Model Karar Matris Tablosu ..................................................... 19

Tablo 3.1: Standart QCI Karakteristikleri (3GPP TS23.203 V9.9.0, 2011) .......... 31

Tablo 4.1: PESQ’in kabul edilebilir doğrulukla sonuç vermesine etki eden

faktörler.......................................................................................................... 38

Tablo 5.1: DJI SPARK Fly More Combo Genel Özellikleri ................................. 50

Tablo 5.2: DJI SPARK Fly More Combo Uzaktan Kumanda Teknik Özellikleri 50

Tablo 5.3: Ana Kart Donanım Özellikleri ............................................................. 54

Tablo 5.4: Test Telefonları Donanım Özellikleri .................................................. 60

Tablo 5.5: GSMA Operatör Kabul Performance Değerleri (TRP/TIS) ................. 65

Tablo 5.6: Tasarlanan Sisteme Ait Hücresel Sistem FAC Serbest Uzay TRP/TIS

Sonuçları ........................................................................................................ 66

Tablo 5.7: Tasarlanan Sisteme Ait Ana Kart Kablosuz Ağ FAC Serbest Uzay

TRP/TIS Sonuçları......................................................................................... 66

Tablo 5.8: MT cihaza ait 802.11g EIS Sonuçları .................................................. 66

Tablo 5.9: MT cihaza ait 802.11g Teorik Kapsama Mesafeleri ............................ 67

Tablo 6.1: Access for Entitlement (3GPP TS.43-v2.0-1) ..................................... 70

Tablo 6.2: S1’de kullanılan Hücresel Ağ Operatörleri .......................................... 77

Tablo 6.3: S2’de kullanılan Hücresel Ağ Operatörleri .......................................... 79

xxii

TABLOLAR DİZİNİ (devam)

Çizelge Sayfa

Tablo 7.1: HTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılmış Ses Dosyaları ile elde Edilen

PESQ Sonuç Tablosu .....................................................................................84

Tablo 7.2:HTM Modta Yükseklik/Mesafeye Göre Elde Edilen RSSI,RAT

Değişim Tablosu ............................................................................................84

Tablo 7.3: HTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılmamış Ses Dosyaları ile elde

Edilen PESQ Sonuç Tablosu..........................................................................87

Tablo 7.4: WTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılarak Yükseklik ve Mesafeye

Göre Elde edilen PESQ Değerleri ..................................................................93

Tablo 7.5 : WTM Modta Yükseklik/Mesafeye Göre RSSI, RAT Değişim Tablosu

........................................................................................................................93

Tablo 7.6: WTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılmadan Yükseklik ve Mesafeye

Göre Elde edilen PESQ Değerleri ..................................................................96

Tablo 7.7: Farklı Tipte Regresyon Fonksiyonlarına Ait Değişim Çizelgesi..........97

Tablo 7.8: 10 m Yükseklikte Alınan Sonuçların Dahil Edildiği Farklı Tipteki

Regresyonlara ait Sonuç Çizelgesi .................................................................99

Tablo 7.9: 30m yükseklikte Farklı Mesafelerdeki Ortalama RSSI Değerlerinin

PESQ skoru ile Değişimi .............................................................................102

xxiii

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ

Simgeler Açıklama

R2 Benzerlik oranı

X (t) Giriş sinyali

Y (t) Bozunuma uğramış giriş sinyali

Xs (t) Ölçeklendirilmiş Giriş Sinyali

Ys (t) Ölçeklendirilmiş Bozunuma Uğramış Giriş Sinyali

XIRSS (t) IRS filtreden geçirilmiş Ölçeklendirilmiş Giriş Sinyali

YIRSS (t) IRS filtreden geçirilmiş Ölçeklendirilmiş Bozunuma Uğramış

Giriş sinyali

XES (t) Zarf (Envelope) fonksiyonundan geçirilmiş Giriş Sinyali

YES (t) Zarf (Envelope) fonksiyonundan geçirilmiş Bozunuma

Uğramış Giriş Sinyali

P0 (f) Mutlak işitme eşik değeri

LX (f)n Giriş Sinyaline ait Ses Şiddeti Yoğunuğu

LY (f)n Bozunuma Uğramış Sinyale ait Ses Şiddeti Yoğunluğu

D (f)n Bozunum yoğunluğu

DA (f)n Asimetri Bozunum Yoğunluğu

m Metre

sn Saniye

dbm Desibel miliwatt

x Mutlak RSSI fark değeri

PESQ Regresyon sonucu elde edilen PESQ skoru

xxiv

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ (devam)

Simgeler Açıklama

R Derecelendirme Faktörü

Range Drone Kablosuz Ağı ile Ulaşıbilecek Maksimum Yayın

Uzaklığı

Kısaltmalar Açıklama

RF Radyo Frekansı

UAV Unmanned Aerial Vehicles (İnsansız Hava Aracı)

İHA İnsansız Hava Aracı

5G 5’nci Nesil Hücresel İletişim Teknolojisi

4.5G 4’ncü Nesil Sonrası Çıkan Hücresel İletişim Teknolojisi

4G 4’ncü Nesil Hücresel İletişim Teknolojisi

3G 3’ncü Nesil Hücresel İletişim Teknolojisi

2G 2’nci Nesil Hücresel İletişim Teknolojisi

LTE Uzun Süreli Evrim (4G)

LTE-A Uzun Süreli Evrim- Gelişmiş (4.5G)

UMTS Evrensel Mobil Telekomunikasyon Sistemi (3G)

GSM Mobil İletişim İçin Küresel Sistem (2G)

CA Taşıyıcı Toplama

Wi-Fi Kablosuz Bağlantı

VoWifi Kablosuz Bağlantı üzerinden Sesli Görüşme Teknolojisi

VoLTE LTE üzerinden Sesli Görüşme Teknolojisi

xxv



MO Mobil Çıkışlı (Mobile Originated) Arama

MT Mobilde sonlu (Mobile Terminated) Arama

HTM Hücresel Ağ Tercihli Mod

WPM Wi-Fi Ağ Tercihli Mod

HSDPA Yüksek Hızlı Aşağı Yönlü Aktarım Paket Erişimi

HSUPA Yüksek Hızlı Yukarı Yönlü Aktarım Paket Erişimi

CPU Merkezi İşlem Birimi

PA Güç Yükselteci

ASM Anten Anahtarlama Modülü

LNA Düşük Gürültülü Yükselteç

RX Alıcı

TX Verici

FPC Esnek Baskı Devre

OTA Hava Üzerinden

TRP Toplam Yayılan Güç

TIS Toplam İzotropik Hassasiyet

CC Taşıyıcı Toplama (Component Carrier)

M2M Makineler Arası İletişim

IoT Nesnelerin İnterneti

GCS Yer Kontrol Sistemi (Ground Control Sistem)

xxvi



RSSI Alınan Sinyalin Güç Göstergesi

PESQ Ses Kalitesini Algısal Değerlendirme Metriği

MOS Ortalama Görüş Puanı (Mean Opinion Score)

AP Erişim Noktası

KPI Temel Performans Göstergeleri (Key Performance Indicator)

IC Tümdevre

MMMB PA Çoklu Mod Çoklu Band Güç Yükselteci

EIRP Azami Etkin İletim Gücü

EIS Etkin İsotropik Hassasiyet

ACODS Drone bazlı gözetleme sistemi için adaptif hesaplama yükü

Aktarımı (Adaptive computation offloading for drone

surveillance system)

HOV Havada Asılı kalma (Hovering)

HTOL Yatay İniş/Kalkış

VTOL Dikey İniş/Kalkış

uUAV Mikro Boyutlu İnsansız Hava Aracı

MAV Mikro Boyutlu Hava Aracı

PAV Piko Boyutlu Hava Aracı

Li-Po Lityum Polimer Pil

IMS İnternet Çoklu Ortam Alt Sistemi

DL Aşağı Yönlü İlertim

xxvii



UL Yukarı Yönlü İletim

OFDM Ortogonal Frekens Paylaşımlı modülasyon

OFDMA Ortogonal Frekans Paylaşımlı Çoklu Erişimi

QPSK Faz kaydırmalı Dördün

QAM Dördün Genlik Modülasyonu

RB Kaynak Bloklar

FDD Frekans Bölüşümlü Çiftleme

TDD Frekans Bölüşümlü Çiftleme

FFT Hızlı Fourier Dönüşümü

eNB 4. Nesil Baz İstasyonu

PHY Fiziksel katman

MAC Ortam Erişim Katmanı

RLC Radyo hat kontrol katmanı

PDCP Veri Paket Birleştirme Protokolü

RRC Radyo Kaynak Kontrol

P-GW Paket Veri Ağı Ağ Geçidi

MME Mobilite Yönetim Birimi

NAS Erişimsiz Katman

S-GW Hizmet Ağ Geçidi

EPC Gelişmiş Paket Çekirdeği

xxviii



GMLC Mobil Konumlandırma Merkezi

PCRF Politika Yöneticisi ve Ücretlendirme Kuralları Yöneticisi

IMPU IP Çoklu Ortam Genel Kimliği

CSCF Çağrı Oturum Kontrol Fonksiyonu

GPS Küresel Konumlandırma Sistemi

1

1. GİRİŞ

İnsansız Hava Araçları (İHA) ya da daha bilinen adıyla drone’lar günümüzde

askeri amaçla keşif yapmaktan meteorolojik ölçümlere, arama-kurtarma

faaliyetlerinden, emniyet-asayiş uygulamalarına, tarım, endüstri alanlarındaki

uygulamalardan bilimsel araştırmalara kadar çok geniş bir alanda kullanım alanına

sahiptir (Motalak, D. W., 2015) . Bu kadar geniş bir alanda kullanılmasında hareket

kabiliyetinin yüksek olması, uzaktan kontrol ile veya otonom şekilde hareket

edebilmesinin, üzerine çok çeşitli algılayıcı, ölçüm cihazı, kamera sistemleri, silah

sistemleri gibi ekipmanların eklenebilmesinin payı oldukça fazladır. Amerika

Ulaştırma Bakanlığı’nın yapmış olduğu bir araştırmada, 2035 yılında Amerika

Birleşik Devletleri’nde 250.000 adet drone’un olacağı ve bunların 175.000’nin ise

ticari amaçlarla kullanılacağı öngörülmüştür (US Department of Transportation,

2013). Bu da şunu net bir şekilde gösteriyor ki yakın gelecekte drone’ların dünya

genelindeki toplam sayılarının milyonlar mertebesine erişeceği ve artık birçok

uygulamanın drone’lar vasıtasıyla otonom bir şekilde yapılacağıdır.

Öte yandan son yıllarda 4. Nesil hücresel haberleşme sistemleri ile birlikte

hücresel sistem üzerinden geniş bant haberleşme mümkün hale gelmiş ve yüksek

hızlarda veri aktarımı yapılabilmiştir. Öyle ki gelişmiş LTE (LTE Advanced, LTE-

A)’de tanımlanan Taşıyıcı Birleştirme (Carrier Aggregation, CA) hücresel

sistemlerde kullanılmaya başlanmış böylece mobil cihazlar birden fazla baz

istasyonuna bağlanarak veri indirme ve yükleme yapabilmiştir. CA ile birlikte bir

mobil cihaz teorik olarak maksimum 5 bileşen taşıyıcı (Component Carrier, CC)

kullanarak 100 MHz’e varan band genişliğine erişebilmektedir. Öte yandan

makineler arası iletişim (M2M), nesnelerin interneti (Internet of Things, IoT), 5.

Nesil (5G) hücresel haberleşme sistemleri veri trafiğinin yakın bir gelecekte

dramatik şekilde artacağını ve ortaya çıkan büyük verinin (Big Data)

yönetilmesinin gerekliliğini ortaya koymuştur. Bu gereksinimler neticesinde

alternatif haberleşme altyapılarının araştırılması ve mevcut altyapılar ile uyumlu

sistemlerin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir.

2

1.1 Tezin Kapsamı ve Amacı

Yapılan tez çalışmasında giriş bölümünde bahsedilen gereksinimlerden yola

çıkılarak drone ve akıllı telefon ana kartını bir araya getiren bir haberleşme

tamamlayıcı sistemi tasarlanmıştır. Bu sistem LTE ile birlikte hayatımıza giren

kablosuz bağlantı üzerinden sesli görüşme (VoWifi) teknolojisini kullanarak

kullanıcıların doğal afetler gibi olağan dışı durumlarda hücresel sistemlerden

hizmet alamadığı veya coğrafi konum itibariyle baz istasyonlarının sinyallerinin

ulaşmamaması sebebiyle haberleşmenin sekteye uğradığı noktalarda alternatif

olarak kablosuz bağlantı üzerinden sesli görüşme yapabilmelerine imkan

tanımaktadır. Mevcut teknolojide Wi-Fi modemler genellikle sabit bir noktada

bulunmaktalar ve kapsama alanı olarak da belirli ve sınırlı bir alanda bu

teknolojiden (Vowifi) yararlanabilmeye olanak sağlamaktadırlar. Tasarlanan

sistem ile akıllı telefon ana kartı üzerinden yayın yapan kablosuz bağlantı noktası

drone vasıtasıyla mobilite özelliği kazanmıştır. Böylelikle yukarıda bahsedilen

durumlarda örneğin arama-kurtarma faaliyetleri gibi acil ihtiyaçlarda ekiplerin veya

mağdur kimselerin sesli çağrı yapabilmelerini sağlamak mümkün hale gelmiştir.

Tez kapsamında yapılan saha testleri esnasında arama yapılan cihazlardan

anlık olarak kayıtlar (loglar) alınmış ve elde edilen veriler kayıt analiz programları

ve MATLAB aracılığıyla incelenmiştir. Kayıt analiz programları ile kablosuz ağın

sinyal gücüne ait veriler elde edilmiş ve MATLAB kullanılarak da ses kalitesinin

nesnel değerlendirme yöntemi vasıtasıyla skorları elde edilmiştir. Ortaya çıkan

sonuçlar karşılaştırılarak RSSI ile PESQ skoru arasında ilişki elde edilmeye

çalışılmıştır.

1.2 Literatür Taraması

Literatüre bakıldığında genel anlamda tez çalışmasına temel teşkil edecek

çalışmalar şu şekildedir:

Yong Z. et al (2016), çalışmalarında İHA destekli kablosuz bağlantılarla ilgili

tipik üç kullanım senaryosu önermiştir: Bunlardan ilki İHA destekli her daim her

noktada kapsama alanı yaratacak bir kablosuz ağ. Bu ağ ile İHA’lar var olan

haberleşme altyapısına destek olacak şekilde coğrafyaya dağılmaktalar ve hizmet

verilen bölgede kesintisiz bir kablosuz ağ sağlamaktadırlar. Böylece doğal afetler

3

sonrası kesintiye uğrayan hücresel sistemin yeniden çalışır hale getirilmesi veya

herhangi bir bölgede aşırı talep nedeniyle baz istasyonunun yükününün

hafifletilmesi maksadıyla veri trafiğinin kablosuz ağa aktarılması

sağlanabilmektedir. İkinci olarak, İHA destekli görüş açısı bulunmayan noktalar

arası aktarım yapan bir kablosuz ağ. Bu ağ ile aralarında güvenilir direkt bir bağlantı

bulunmayan kullanıcı veya kullanıcı grupları arasında örneğin komuta merkezi ile

arazide ilerleyen askerler arasındaki haberleşmenin sağlanmasıdır. Üçüncü olarak

ise İHA vasıtasıyla belirli bir bölge ile ilgili bilgilerin toplanmasını baz alan bir

kablosuz ağ. Bu ağ ile gecikmeye toleranslı bilgilerin toplanması öngörülmüştür.

Örneğin tarım ile ilgili konularda kablosuz sensör ağlarla arazi ve ortama ait

verilerin toplanması buna güzel bir örnektir.

Jung W.S. et al (2017), çalışmalarında Yer Kontrol Sistemi (Ground Control

System, GCS) ile drone sistemi arasında uyarlamalı hesaplama boşaltma (Adaptive

Computation Offloading, ACODS) mimarisini önermiştir. Önerilen sistem

mimarisi ile askeri keşif dronları için enerji verimliliği ve sistemin tepki süresi

değerlendirilmiştir. Sistem genel olarak Tepki Süresi Tahmin Modülü (Response

Time Prediction Module), Görev Boşaltma Modülü (Task Offloading Module) ve

Uzak Görev Yürütme Modülü’nden (Remote Task Execution Module)

oluşmaktadır. Bu modüller sırasıyla, sistemin topladığı bir veriyi kablosuz ağ

üzerinden aktarmak için gerekli toplam tepki süresinin hesaplanmasından, drone

sisteminin ne zaman yer kontrol sistemine görev aktarımı yapılacağına karar

vermesinden, yer kontrol sisteminde yer alan hesaplama kaynaklarının izlenmesi

ile ilgili servislerin çalıştırılıp GCS’de yer alan hesaplama kaynak izleme değerinin

güncellenmesinden ve bu verinin Tepki Süresi Tahmin Modülü ile

paylaşılmasından sorumludurlar. Yapılan çalışma neticesinde yüksek hesaplama

gücü gerektiren bir verinin GCS’ye aktarılıp işlenmesi sonucunda tepki süresinin

%65 oranında düşürüldüğü saptanmıştır.

Genc H. et al (2017), çalışmalarında IoT ile birlikte artan veri trafiği ve bunun

sonucunda da belirli bir bölgeden veri toplamak için kullanılan drone’ların, veri

işlem kabiliyetlerinin algılayıcı bulut mimarisi (Sensor Cloud Architecture) ile

iyileştirilip iyileştirilemeyeceğine dair inceleme yapmışlardır. Tasarladıkları

sistemde 3DR Solo drone Arm Cortext –M 19 tabanlı i.MX6 işlemcisini bünyesinde

4

barındırmaktadır. Buna ek olarak da drone’un işlem kabiliyetini arttırmak için

Jetson TX1 bilgisayar birimini drone sistemi üzerine dahil etmişlerdir. Çalışmayı

yürütenler Lideri Takip Et (Follow the Leader) isimli bir uygulama geliştirmişler

ve bu uygulama ile Tekli Sınıf Nesne Algılayıcı (Single-Class Object Detector) ve

Çoklu Sınıf Nesne Algılayıcı (Multi-Class Object Detector) ile sırasıyla bir

görüntüdeki tek bir hareketli cismin takibi ile birden fazla hareketli cismin otonom

bir şekilde takibini sağlayamaya çalışmışlardır. Bu uygulama drone üzerindeki

bilgisayarda çalıştığı durumda Tekli Sınıf nesne algılayıcı modunda 44 ile 55 kat

oranında hızlı işlem yapılabilirken Çoklu Sınıf Nesne Algılayıcı modunda ise TX1

bilgisayarı ancak 2.3 ile 2.5 kat oranında işlem hızını iyileştirebilmiştir. Çalışmayı

yürütenlere göre bunun en önemli sebebi Çoklu Sınıf Nesne Algılama modunda

işlemlerin bulut sisteminde hızlı bir şekilde yapılmasına karşın algılayıcılardan

gelen verilerin bulut sistemine aktarım süresinin uzun zaman almasıdır.

Lyu J. et al (2017), çalışmalarında hücresel ağ üzerinden hizmet alan mobil

terminallerin ağın uç noktalarında yaşadığı çekim sorununa çözüm olarak karma ağ

mimarisi (Hybrid Network Architecture) önermiştir. Önerilen mimari ile birlikte

tekli hücre sistemi (Single-Cell system) içerisinde yer alan Mobil Sonlu (Mobile

Terminating, MT) cihazlara adil bir veri hacmini gözetecek şekilde sağlanabilecek

en az veri hacmini maksimize etmeye çalışmışlardır. Bununla birlikte spektrum

tahsisi (Spectrum allocation), kullanıcı bölüntüleme (User partitioning) ve İHA

uçuş güzerhanı da optimizasyona dahil etmişlerdir. Yaptıkları çalışmayı sadece tek

bir İHA ile gerçekleştirdikleri için çoklu sayıda İHA’nın kullanılması durumu ile

ilgili olarak çalışmalarını nasıl genişletecekleri konusu açık kalmıştır.

Fotouhi A. et al (2017), çalışmalarında drone baz istasyonlarının yerleşimi ile

hücresel ağın performansının nasıl iyileştirilebileceğine odaklanmışlardır. Bu

hususta kullanıcı birleştirme (User association) yani baz istasyonlarına kullanıcı

ataması problemi ve drone’ların kendi aralarında fiziki olarak çarpışma olasılığı

problemini çözümleyebilmek için iki adet kullanıcı birleşim şeması (User

association scheme) ortaya koymuşlardır. Bunlardan ilki Alınan Sinyal Gücü

Tabanlı (Received Signal Strength Based, RSS Based) şema hücre içerisindeki

herhangi bir kullanıcının drone baz istasyonu seçimini RSS parametresine göre

yapmayı öngörmektedir. İkincisi ise Veri Hacmi Tabanlı şema (Throughput-Based

5

Scheme) ile hücre içerisindeki bir kullanıcı hizmet alacağı drone baz istasyonunu

bir sonraki kaynak tahsisi aralığına kadar veri hacmini maksimum düzeyde

alabileceği şekilde seçmeyi baz almaktadır. RSS tabanlı ve Veri Hacmi Tabanlı

Şemalar, Serbest Hareket Modeli (Free Movement Model), Kısıtlı Hareket Modeli

(Restricted Movement Model) ve Havada Asılı Durma Hareket Modeli (Hovering

Model, HOV) gibi üç farklı senaryo dahilinde test edilmişlerdir. Sonuç itibariyle

Serbest-Veri Hacmi tabanlı modelin paket veri hacmi kazancının HOV modele göre

%47, Serbest-RSS tabanlı modele göre %8, Kısıtlı Hareket modeline göre %22

daha başarılı olduğunu saptamışlardır.

Yanmaz E. et al (2017), çalışmalarında drone’ların iş birliğine dayalı bir ağ

kurmayı hedeflemişlerdir. Önerdikleri sistem yapısal olarak bir kullanıcı ara yüzü,

yer istasyonu (Ground Station) (Yapılacak olan görevlerin planlanması, kontrolü ve

algılayıcılardan gelen verilerin analizi başlıca görevleridir), haberleşme ağı ve

çeşitli algılama ve işlem kabiliyetine sahip drone’lardan oluşmaktadır. Yaptıkları

çalışmada tasarım blokları arasındaki etkileşimleri, gerekli fonksiyonları

uygulamaların kısıtlarına ve elde bulunan araçlara (drone) göre tanımlamışladır.

Spesifik olarak, algılama, haberleşme ve genel yapıya ait blokların

koordinasyonuna odaklanmışlardır.

Rebecchi F. et al (2015), çalışmalarında hücresel sistemlerde veri yükünün

başka bir altyapı üzerine aktarılması (Data Offloading) teknikleri üzerine inceleme

yapmışlardır. Bu teknikleri incelerken gecikme gereksinimlerine bağlı olarak

gecikmeye duyarlı (non-Delayed) ve gecikmeye duyarlı olmayan (Delayed)

teknikler olacak şekilde iki sınıfa ayırmışlardır. Öte yandan kullanılan veri yükü

azaltılması metoduna göre de kablosuz erişim noktası bazlı ve terminalden

terminale veri yükü azaltılması şeklinde sınıflama yapmışlardır.

Haque S.R. et al (2017), çalışmalarında drone ve yer kontrol istasyonları

(Ground Base Station) arasındaki haberleşme yapısını incelemiş ve yer-kontrol

istasyonunun niteliklerini belirlemeye çalışmışlardır. Drone Telemetry Link ve

Mavlink Haberleşme Protokolü (Mavlink Communication Protocol) olmak üzere

iki haberleşme yapısını ortaya koymuşlardır.

6

Wang L. et al (2018), çalışmalarında drone temelli baz istasyonları ile kablosuz

ağ kapsama alanlarını genişletmeyi konu almıştır. Genel olarak hizmet alacak

kullanıcıların minimum güç tüketimi yapacak şekilde verilerini göndermeleri için

Enerji Verimli Yerleşim (Energy-Efficient-Placement) algoritmasını önermişlerdir.

Yaptıkları çalışmadaki nümerik sonuçlar neticesinde optimum drone yüksekliği ile

hücresel ağın uç noktalarında bulunan kullanıcıların drone’a olan minimum yatay

mesafesi arasında lineer bir ilişki bulmuşlardır. Bu aynı zamanda optimum drone

yüksekliğinin hesaplanmasını da kolaylaştıran bir sonuç olarak değerlendirilmiştir.

Saha A. et al (2017), çalışmalarında Ardupilot 2.8 uçuş kontrolör boardunu

kullanarak, insanların ulaşmakta zorluk yaşadıkları bölgelerin efektif bir enerji

tüketimi ile gözetlenmesini hedeflemişlerdir. Bu hususta çeşitli ekipmanlara ait

maliyet ve çalışma saati analizi yapmışlardır.

Yang Y. et al (2017), çalışmalarında sabit bir erişim noktası (Access Point)

üzerinden Vowifi tekenolojisini kullanarak; yapılan aramaların kalitesini kablosuz

ağ sinyal seviyesine bağlı olarak tahmin edebilmek üzerine bir metot

geliştirmişlerdir. Geliştirdikleri metotta ses kalitesinin ortalama kanaat değerini

(Mean Opinion Score, MOS) anlık olarak MOS ölçümü yapabilen ölçüm

cihazlarında elde etmişler aynı zamanda Wi-Fi test ölçüm cihazı ile de kablosuz ağa

ait sinyal seviyelerini elde etmişlerdir. Değerlendirme neticesinde ses kalitesi ve

Wi-Fi sinyal seviyesi arasında polinomsal bir ilişki bulmuşlardır.

Yukarıda paylaşılan drone temelli birçok çalışmada genel olarak kablosuz

haberleşme teknolojisi, hücresel haberleşme teknolojisi ve drone’ların birbirleri

arasında iletişimi için kullanmış olduğu haberleşme sistemleri ele alınmış ve genel

anlamda teorik çalışmalar yapılmıştır. Fakat yapılan bu tez çalışmasının ana fikrini

oluşturan VoWifi teknolojisinin drone ile birlikte kullanımı ile ilgili olarak Canlı

Ağ (Live Network) ortamında gerçeklenen bir çalışma yoktur. Bu anlamda yapılan

tez çalışması özgünlük değeri taşımaktadır.

1.3 Tezin Bölümleri

Tez, sekiz bölümden oluşmaktadır. 1. Bölümde tezin genel hatlarının ortaya

konduğu giriş bölümü yer almaktadır. Yine aynı bölüm içerisinde tez çalışmasına

temel oluşturacak bir literatür taraması paylaşılmıştır. 2. Bölümde tez konusunun

7

yapı taşlarından biri olan drone’lar incelenmiştir. Drone’ların yapıları, çeşitleri

hakkında bilgiler verilmiştir. Ayrıca tezde kullanılan drone’un hangi kriterler

gözetilerek seçildiği de bu bölüm içerisinde yer almaktadır. 3. Bölümde tezin ana

fikrini oluşturan VoWifi teknolojisi VoLTE teknolojisi baz alınarak anlatılmıştır.

4. Bölümde tez çalışması esnasında elde edilen verilerin değerlendirilmesinde

kullanılan metrikler (RSSI ve PESQ) anlatılmıştır. 5. Bölümde ise tasarlanan

sisteme ait komponentler hakkında bilgiler verilmiştir. 6. Bölümde saha testi ve ele

alınan senaryolar incelenmiştir. 7. Bölümde elde edilen sonuçlar paylaşılmış ve son

bölümde de sonuçlara ait genel bir değerlendirme yapılmıştır.

8

2 İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI (İHA) ‒ DRONELAR

İnsansız hava araçları günümüzde kullanımı oldukça yaygın olan, sabit bir

kanat veya çoklu rotora sahip uzaktan kontrollü ve/veya otonom şekilde hareket

edebilen hava araçlarıdır. Bu bölümde dronelar ile ilgili olarak genel bir fikre sahip

olabilecek ve tez çalışması kapsamında kullanılan drone’un hangi kriterler

çerçevesinde seçildiği hakkında bilgi sahibi olabileceksiniz.

2.1 Drone Sınıflandırmaları

Literatüre bakıldığında droneların sınıflandırılması ile ilgili olarak birçok

kategori saptanmıştır. Hassanalian M. et al (2017) dronelar üzerine yaptıkları çok

geniş bir literatür taramasında farklı tipteki droneları mekanik boyutlarına bağlı

olarak farklı kategorilere ayırıp daha sonra herbir kategoriyi iniş kalkış özellikleri

ve kanat yapılarına göre sınıflandırmaya tabi tutmuştur. Şekil 2.1’de (Hassanalian

M. et al, 2017) yaptıkları sınıflandırma bulunabilir. Burada drone’lar, İnsansız Hava

Aracı (Unmanned Aerial Vehile, UAV), mikro boyutlu insansız hava aracı (Mikro

Unmanned Aerial Vehicle, µUAV), mikro boyutlu hava aracı (Mikro Aerial

Vehicle, MAV), nano boyutlu hava aracı (Nano Aerial Vehicle, NAV), piko

boyutlu hava aracı (piko Aerial Vehicle, PAV) ve akıllı toz (Smart Dust, SD) olarak

kategorize edilmiştir.

UAV’leri diğer küçük tipteki dronelardan ayıran en temel özellikler, aracın

kullanım amacı, üretiminde kullanılan malzemeler, kontrol sisteminin karmaşıklığı

ve maliyetidir (Cai G. et al., 2014). Bununla birlikte UAV’ler çok farklı boyutlarda

ve konfigürasyonlarda olabilmektedirler. Örneğin bir Boeing 737 kadar kanat

açıklığına sahip olanlardan, küçük, uzaktan kumanda ile kontrol edilebilen

modellere kadar çok geniş çapta olabilmektedirler (Hassanalian M. et al, 2017).

UAV’leri zaten bu şekilde popüler yapan da aslında budur. Yani zahmetsiz bir

şekilde bir çantaya koyarak taşıyabileceğiniz hobi amaçlı UAV’lerden askeri

amaçlı taarruz, keşif gibi görevler yapabileceğiniz UAV’lere kadar birçok amaç için

kullanılabilmektedirler. Şekil 2.1’deki sınıflandırmaya göre UAV’ler iniş kalkış

özelliklerine göre, kanat yapılarına göre, motor itki tiplerine bağlı olarak

sınıflandırılmışlardır. Burada yatay iniş-kalkış (Horizontal Takeoff and Landing,

9

HTOL) yapabilen UAV’ler genellikle düz bir kanat yapısına sahip pervaneli ya da

jet motorlu itki sistemlerine sahiptirler. Bu tip UAV’ler kalkış için bir piste ya da

düz bir zemine ihtiyaç duyarlar. Buna karşılık dikey iniş-kalkışlı (Vertical Takeoff-

Landing, VTOL) UAV’ler tek ya da çoklu rotora sahip olup bulundukları yerden

dikey olarak kalkıp inebilirler ve sabit bir noktada oldukları yerde havada asılı

vaziyette durabilirler. HTOL’ler VTOL’lere göre daha stabil bir uçuşa sahiptirler

ve havada kalma süreleri de VTOL’e göre uzundur. HTOL ve VTOL’lerin

birleşiminden oluşan hibrit yapılı UAV’ler de vardır (Hassanalian M. et al, 2017).

Bunlar da eğilebilen rotora sahip (Tilt-rotor), eğilebilen kanada sahip (Tilt-wing),

eğilebilen gövdeye (Tilt-body) sahip ve bir kanal içerisinde yelpazeye sahip

(Ducted Fan) şeklinde sınıflandırılabilmektedirler. Eğilebilen rotora sahip UAV’ler

Şekil 2.1: Drone Tipleri (Hassanalian M. et al, 2017)

kalkış ve inişlerini yatay/dikey olarak gerçekleştirebilirler. Dikey kalkış/iniş ve

uçuş için rotorlar yere dikey pozisyonda konumlanır buna karşılık yatay kalkış/iniş

ve uçuş için rotorlar 90° döndürülerek yatay pozisyonda konumlandırılmaktadır.

Eğilebilen kanat yapısına sahip UAV’lerde motorlar kanatta sabit bir şekilde

bulunmaktadır. Burada kanadın konumu yatay ve dikey olarak değiştirilerek

10

UAV’nin uçuş şekli yatay/dikey olarak ayarlanabilmektedir. Eğilebilen gövdeye

sahip UAV’ler sabit kanatlı ve döner kanatlı olan UAV’lerden farklı olarak ne sabit

bir kanada ne de tam manasıyla döner bir kanat yapısına sahiptirler. Burada kanat

eğim açısı oranında hareket etmekte serbesttir. Bu tip bir UAV’de eğimli bir gövde

sıradışı bir şekilde eklenerek harici bir kaynak tarafından gönderilecek komutlara

karşılık olarak geliş açısını değiştirebilmektedir. Bu tip UAV’lerin en önemli

özelliği kısa bir pistte iniş kalkış yapabilme özelliğine sahip olmasıdır. Bir başka

UAV tipi ise bir kanal içerisine yerleştirilmiş fan ile itme kabiliyeti kazanan

UAV’lerdir. Bu tip UAV’ler yatay/dikey iniş kalkışın yanında havada asılı da

kalabilmektedir. Tüm bunlara ek olarak karşılıklı çift rotor ve dört pervane ile

kontrol edilebilmektedirler (Ko, A.S. et al., 2007). Bu kategorideki son

sınıflandırmada ise üstten pervaneli (helicopter) ve üstten kanatlı (heli-wing)

UAV’ler yer almaktadır (Hassanalian M. et al, 2017). Burada tek rotorlu, koaksiyel

rotorlu, tandem rotorlu ve 4-rotorlu üstten pervaneli UAV bulunurken üstten kanatlı

UAV’lerde dönen kanat sistemi ile dikey iniş kalkış yapılabilir, aynı zamanda diğer

bir sabit kanat ile uçuş gerçekleştirebilmektedir.Tüm sınıflandırmanın dışında

kalan sıradışı, aykırı UAV çözümleri de mevcuttur (Hassanalian M. et al, 2017).

Örneğin FESTO AirJelly sıradışı, aykırı tipte bir UAV olarak ele alınabilir. Burada

helyum gazı ile doldurulmuş bir balon ahtapota benzer bir kanat yapısı ile hareket

edebilmektedir. Üzerinde kanatların hareketi için 8V 400 mA lik elektrik motorları

mevcuttur. 1m3lük hava ile yaklaşık olarak 1kg lık bir yük kaldırmak mümkün

olabilmekte ve UAV’nin toplam ağırlığı 1.3kg civarındadır (FESTO_Jelly, 2019).

Yukarıda bahsedilen UAV’lere ait örnekler Şekil 2.2’de paylaşılmıştır.

Şekil 2.1’de paylaşılan gruplar (UAV, µUAV, MAV …) kendi içlerinde

UAV’lere benzer şekilde sınıflandırılmışlardır. Burada farklılaşan tek nokta

kanatların boyu ve araçların kütleleridir. Nitekim bununla ilgili bir karşılaştırma da

Şekil 2.3’te bulunabilir. UAV’lerin model, üretici, ağırlık ve kanat açıklığı bilgileri

de Tablo 2.1’de paylaşılmıştır.

Alternatif olarak Vergouw B. et al (2016) yaptıkları çalışmada drone’ları

kanat yapısına göre, otonom yapısı yani hedeflenenen bir görevi hiçbir müdahale

olmadan yapabilme kabiliyetlerine göre, boyut ve ağırlıklarına göre ve hareket için

ihtiyaç duydukları enerji kaynaklarına göre sınıflandırmıştır. Buradaki

11

sınıflandırmaya bakacak olursak öncelikle dronelar üç ana katergoriye ayrılmıştır.

Bunlar sabit kanatlı sistemler, çoklu rotora sahip sistemler, ve diğer sistemlerdir.

Nitekim bu sınıflandırma Hassanalian M. et al (2017)’in çalışmasında ele aldığı

sınıflandırmayla benzeşmektedir.

Şekil 2.2: Drone Tipleri a) HTOL b)VTOL c)Rotoru Eğilen UAV d) Kanadı Eğilen UAV

e)Gövdesi Eğilen UAV f) Kanl İçerisinde Fana Sahip UAV g)Üstten Pervaneli UAV

h)Üstten Kanatlı UAV i) Sıradışı-aykırı tipte UAV (Hassanalian M. et al, 2017)

Şekil 2.3: Drone’ların Kanat ve Ağırlıklarına Göre Dağılımı (Hassanalian M. et al, 2017)

Vergouw B. et al (2016)’in dronelarla ilgili belirlediği ikinci karakteristik

ise otonom şekilde uçma kabiliyetidir. Normal şartlar altında drone’lar zaten

pilotsuz uçan hava araçlarıdır. Dolayısıyla da aslında havada bir nevi kendi kendine

12

uçabilmektedir. Ama bir de programlanarak belirlenen bir bölgede hiçbir

müdaheleye gerek olmaksızın uçabilen drone modelleri de vardır.

Tablo 2.1: UAV Model, Üretici ,Ağırlık ve Kanat Açıklığı Tablosu (Hassanalian M. et al,

2017)

UAV Model Adı Üretici Ağırlık (kg) Kanat Açıklığı

(m)

[a] RQ-4 Global

Hawk

Northrop

Grumman 14.628 39.9

[b] SkyTote AeroVironment 110 2.4

[c] Bell Eagle Eye Bell Helicopter 1020 7.37

[d] UAV Quad Tilt

Wing của GH Craft Ltd 23 2

[e] Specs (Model

100–60)

Freewing Tilt-

Body

technology (USA)

215 4.9

[f] V-bat MARTINUAV 31 2.74

[g] MQ-8 Fire

Scout

Northrop

Grumman

225 kg'dan1430

kg'a kadar 8.4

[h] Boeing X-50

Dragonfly

Boeing and

DARPA 645 2.71

[i] Air Jelly Festo - -

Bunlar harita üzerinden daha önceden belirlenen güzergahları GPS ve/veya

üzerlerindeki kameraları vasıtasıyla görüntü işleme tekniklerini kullanarak

dolaşabilir ve burada yer alan örneğin bir kablosuz sensör ağdan veriyi okuyabilir.

Rotaları üzerinde yer alan engelleri de yine üzerlerindeki sensör ve kameralar

vasıtasıyla algılayıp ufak manevralar ile kırıma uğrama riskini ortadan

kaldırmaktadır.

Vergouw B. et al (2016)’e göre bir diğer karakteristik de boyut ve ağırlıktır.

Keza bu ayrım Hassanalian M. et al (2017) tarafından da yapılmıştır. Droneların

boyut ve ağırlık sınıflandırmaları ülkelerden ülkelere farklılık gösterebilmektedir.

Örneğin Türkiye’de Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü’nün hazırlamış olduğu

İnsansız Hava Aracı Talimatnamesi’ne göre drone’lar azami kalkış ağırlıklarına

göre 4 ayrı sınıfa ayrılmışlardır (SHT Talimatnamesi, 2016). Bu sınıflandırmaya

göre ;

- İHA0: Azami kalkış ağırlığı 500 gr (dahil)- 4kg aralığında olan İHA’lar

- İHA1: Azami kalkış ağırlığı 4kg (dahil)-25kg aralığında olan İHA’lar

- İHA2: Azami kalkış ağırlığı 25kg (dahil)-150kg aralığında olan İHA’lar

13

- İHA3: Azami kalkış ağırlığı 150kg (dahil) ve daha fazla olan İHA’lardır.

Görüldüğü üzere yapılan sınıflandırmada 500 gr. altı dronelar ele

alınmamıştır. Bu sebeple Türkiye’de, 500 gr’ın altındaki drone modelleri için kanat

yapısı, motor çeşidi vb. özelliklerine bakılmaksızın herhangi bir yasal kısıtlamaya

yani uçuş için önceden izin alma, drone pilotluğu sertifikası gibi gereksinimlere

ihtiyaç duyulmamaktadır. Tam tersi şekilde eğer 500 gr’ın üzerinde bir drone’a

sahip iseniz öncelikle bu drone’u Sivil Havacılık Genel Müdürlüğü’ne kayıt

ettirmeniz ve dronenu’nuzun fiziki özelliklerine göre de drone pilotluğu eğitimi

almanız şarttır. Tez çalışması kapsamında da bu yasal durum göz önünde

bulundurulmuş ve drone seçimi yapılırken 500 gr. altı drone modelleri dikkate

alınmıştır.

Vergouw B. et al (2017)’e göre dördüncü karakteristik ise drone’lar

arasındaki enerji kaynağı farklılıklarıdır. Drone’lar yukarıda da behsedildiği gibi

boyut, ağırlık, kanat yapısı gibi çok geniş bir yelpazede olabildiğinden bu araçları

hareket ettirmek için kullanılacak olan enerji kaynakları da çok çeşitlidir. Örneğin

klasik jet yakıtı, batarya/pil, akaryakıt (benzin) ve güneş kaynağı. Bunlardan jet

yakıtı (kerosene) genel olarak geniş, sabit kanatlı drone’larda kullanılmaktadır

(Vergouw B. et al, 2016). Amerikan Predator jet yakıtı ile çalışan drone’lar için iyi

bir örnektir. Pil/Batarya kullanan drone modelleri ise genellikle küçük dikey iniş

kalkış yapma kabiliyetine sahip çoklu rotorlu drone’lardır. Bu tip bir drone’a DJI

Phantom örnek verilebilir. Akaryakıt ile çalışan drone’lar ise öncelikle yaktıkları

yakıttan elektrik enerjisi üretirler. Böylece direkt olarak akaryakıtla çalışan bir

motorda meydana gelen kayıpların önüne geçilmiş olur. Zira elektrik motorunun

verimi içten yanmalı motorlara göre daha fazla olduğundan ve de akaryakıttan birim

yanma başına elde edilen enerji ile elde edilen elektrik enerjisinin fazla olmasından

dolayı drone’lar daha uzak mesafelere gidebilmektedirler. Son olarak günümüzde

nadir de olsa Güneş enerjisi ile çalışan drone modelleri de mevcuttur. Bu tip

drone’lar genellikle sabit bir kanat yapısına sahip dronelardır ve Güneş’ten aldıkları

ışık ile elektrik enerjisi üretip motorlarına itki sağlamaktadır. Genel olarak küçük

boyutlu ornihopterler için uygundur (Vergouw B. et al, 2016).

14

2.2 Drone Modelleri

Günümüzde oldukça fazla sayıda ve çeşitte drone modeli bulunmaktadır.

Başlıca ele alınan drone modelleri şu şekildedir:

UDI U818A: UDI U818A, 1179 gram ağırlığında, 9.9 x 35.6 x 40.9 cm

boyutlarında, 6 eksenli uçuş kontrol sistemine sahip bir dronedur. 350 mAh Li-Po

(lityum Polimer) pil ile 6 ile 9 dakika arasında uçuş yapabilmektedir. Yaklaşık

olarak 80 ile 100 metre arasında da yerden yükselebilmektedir. 2.4Ghz frekans

bandında kumanda ile kontrol edilebilmektedir. Fiyatı Amazon.com baz

alındığında yaklaşık olarak 50$ (Amazon.com_UDI U181A, 2019) seviyesindedir.

Şekil 2.4: UDI U818A (Amazon.com_UDI U181A, 2019)

DJI Phantom 4: Phantom 4, 1380 gram ağırlığında, 38.4 x 22.7 x 32.77 cm

boyutlarında, 4 adet rotor ile hareket eden bir dronedur. Üzerinde 1 adet Lityum

Polimer batarya bulunmaktadır. İleri uçuş dinamik kabiliyetleri sayesinde uçuş

esnasında sabit, düzgün bir uçuş yapılabilmektedir. 2.4 Ghz frekans bandında

çalışan uzaktan bir uzaktan kumanda ile kontrol edilebilmektedir. Yaklaşık 72.4

km/sa’lik bir hızla 28 dakika gibi bir süre havada kalma kabiliyetine sahiptir. Bu da

15.2 V - 5350mAh’lik bir pil sayesinde mümkün olmaktadır. Drone üzerindeki

kamera ve sensörleri vasıtasıyla nesneleri takip edebilir ve gerektiğinde yüksek

çözünürlüklü fotoğraf ve video çekebilmektedir. Fiyatı yaklaşık olarak 1195 $

(Amazon.com_Dji Phantom, 2019)seviyesindedir.

15

Şekil 2.5: DJI Phantom 4 (Amazon.com_Dji Phantom, 2019)

Dromida Ominus: Ominus, 101 gram ağırlığında 28.2 x 46.1 x 15.4 cm

boyutlarında 4 adet rotora sahip bir dronedur. Üzerinde 3.7V-700mAh’lik Li-Po

batarya bulunmaktadır. 2.4 Ghz frekans bandında çalışan bir uzaktan kumanda ile

kontrol edilebilmektedir. Tam şarj ile yaklaşık olarak 10 ile 12 dakika arasında bir

uçuş süresi vaad etmektedir. Fiyatı yaklaşık olarak 70$ (Amazon.com_Dromida

Ominus,2019) seviyelerindedir.

Şekil 2.6: Dromida Ominus (Amazon.com_Dromida Ominus, 2019)

DJI Phantom 2 V2.0: Phantom 2 V2.0 , 1093 gram ağırlığında 28.2 x 28.2 x 18.2

cm boyutlarında 4 adet rotora sahip bir dronedur. Üzerinde 5200 mAh’lik Li-Po

batarya bulunmaktadır. 2.4 Ghz frekans bandında çalışan bir uzaktan kumanda ile

kontrol edilmektedir. Tam şarj ile yaklaşık olarak 28 dakikalık bir uçuş süresine

sahiptir. Fiyatı yaklaşık olarak 600$ (Amazon.com_DJI Phantom 2 V2.0,

2019)seviyelerindedir.

16

Şekil 2.7: DJI Phantom 2 V2.0 (Amazon.com_DJI Phantom 2 V2.0, 2019)

Yunec Q500 4K Typhoon : Yunec Q500 4K Typhoon, 1125 gram ağırlığında 56.8

x 42.2 x 24.1 cm boyutlarında 4 adet rotora sahip bir dronedur. Üzerinde 11.4V-

5400 mAh’lik Li-Po batarya bulunmaktadır. 2.4 Ghz bandında çalışan bir uzaktan

kumanda ile kontrol edilmekte olup ayrıca 5.8 Ghz bandından da kamerası

yardımıyla çekmiş olduğu görüntüleri iletmektedir. Ortalama uçuş süresi yaklaşık

olarak 20 dakikadır. Fiyatı da yaklaşık olarak 400$ (Amazon.com_Yunec Q500

4K Typhoon,2019) seviyelerindedir.

Şekil 2.8: Yunec Q500 4K Typhoon (Amazon.com_Yunec Q500 4K Typhoon, 2019)

Parrot Ar Drone: Parrot Ar, 400 gram ağırlığında 45 x 29 cm boyutunda 4

pervaneli bir dronedur. Üzerinde 1500 mAh’lik Li-Po batarya bulunmaktadır. 2.4

Ghz bandında çalışan bir uzaktan kumanda ile kontrol edilebilmektedir. Uçuş süresi

12 ile 18 dakika arasında değişmektedir. Hızı ise yaklaşık saatte 18 km civarında

olup azami uçuş uzaklığı 50 metre civarındadır. Fiyatı yaklaşık olarak 250$

(Amazon_Parrot Ar Drone, ET: 20 Temmuz 2019) seviyelerindedir.

17

Şekil 2.9: Parrot Ar Drone (Amazon_Parrot Ar Drone, 2019)

DJI Spark Fly More Combo: Spark, 300 gram ağırlığında 14.3 x 14.3 x 5.5 cm

boyutunda 4 rotorlu bir dronedur. Üzerinde 11.4V-1480 mAh Li-Po batarya

bulunmaktadır. 2.4 Ghz bandında çalışan uzaktan kumanda ile kontrol

edilebilmektedir. Uçuş süresi 20 km/sa hızda yaklaşık olarak 16 dakikadır. Azami

uçuş uzalığı 2km, azami çıkabileceği yükseklik 500 metredir. Fiyatı yaklaşık olarak

529$ (Amazon.com_DJI Spark Fly More Combo,2019) seviyelerindedir.

Şekil 2.10: DJI Spark Fly More Combo (Amazon.com_DJI Spark Fly More Combo, 2019)

Drone modellerine bakıldığında 500 gram altında olan droneların, DJI

SPARK hariç, neredeyse tamamının uçuş menzili azami 100-150 m civarlarındadır.

Bunun dışında 500 gr ve üstü dronelarda da fiyat ortalaması yaklaşık olarak 650-

700$ seviyelerindedir.

18

2.3 Tez Çalışması için Drone Özelliklerinin Belirlenmesi

Tez çalışması kapsamında yapılacak olan saha testlerinde sistemin yayın

yapabileceği kablosuz ağın sınırlarını tespit edebilmek için aşağıda teknik şartname

benzeri özellik listesi oluşturulmuştur.

Drone Kalkış Ağırlığı (Batarya Dahil) : 500 gr’dan az olmalıdır.

Drone Azami Sinyal Aktarım Mesafesi: Minimum 1500 m olmalıdır.

Drone Azami Uçuş Süresi (Rüzgarlı havada) : Minimum 16 dk. olmalıdır.

Drone Azami Uçuş Uzaklığı : Minimum 1000 m olmalıdır.

Drone Azami Yükselme Hızı : Minimum 0.5 m/s olmalıdır.

Drone GPS Uydu Desteği : GPS/GLONASS

Uzaktan Kontrol çalışma Frekans Aralığı: 2400 MHz – 2482.5 MHz

Batarya : Kapasitesi minimum 2300 mAh olmalıdır.

Batarya Ağırlığı : 150 gr’dan az olmalıdır.

Uçuş kontrol yazılım desteği : Drone’un uçuş esnasında kontrol edilebilmesi ve

de uçuş ile ilgili bilgilerini gösteren bir yazılıma sahip olması gereklidir. Firmware

güncellenebilir olmalıdır.

Pervane Sayısı : Drone çoklu rotora sahip olmalıdır. Minimum 2 adet pervane

olmalıdır. 4 adet pervane tercih sebebi olacaktır.

Uzaktan Kumanda Çalışma Frekansı : 2400 MHz – 2483.5 MHz

Uzaktan Kumanda Azami Aktarım Mesafesi : 2.4Ghz bandı için Minimum

2000m.

Yukarıdaki belirlenen özelliklerden Tez çalışması için en fazla önemsenen

kriterler göz önüne alındığında Tablo 2.2’deki gibi bir karar matrisi elde edilmiştir.

Bunun sonucu olarak da en fazla skoru alan DJI Spark olmuştur.DJI Spark ile ilgili

detaylı bilgiler Bölüm 6 içerisinde verilmiştir.

19

Tablo 2.2: Drone Model Karar Matris Tablosu

Drone Modelleri

Değerlendirme Kriterleri

Azami İrtifa

>=150m

Azami Uçuş

Menzili

>=500 m

Ağırlık

<500 gr

Uçuş

Süresi

>=15 dk

Dikey

iniş/kalkış

Uzaktan

Kumanda

ile kontrol

Skor

UDI U818A 100 m 100 m 1179 gr 6-9 dk var var 2

DJI Phantom 4 Belirtilmemiş 5000 m 1380 gr 28 dk var var 4

Dromida Ominus Belirtilmemiş 100 m 101 gr 10-12 dk var var 3

DJI Phantom 2

V2.0 Belirtilmemiş 1000 m 1093 gr 28 dk var var 4

Yunec Q500 4K

Typhoon Belirtilmemiş 800 m 1125 gr 20 dk var var 4

Parrot Ar Drone 50 m 50 m 400 gr 12 - 18 dk var var 4

DJI Spark Fly

More Combo 500 m 2000 m 300 gr 16 dk var var 6

20

3 VoWIFI (KABLOSUZ BAĞLANTI ÜZERİNDEN SESLİ

GÖRÜŞME)

Kablosuz bağlantı üzerinden sesli görüşme ya da diğer bir değişle VoWifi,

hücresel haberleşme sisteminde yer alan IP çoklu ortam alt sistemi (IP Multi Media

Subsystem, IMS) üzerinden çalışan hücresel sistemi tamamlayıcı bir teknolojidir.

Bu teknolojinin nasıl çalıştığını anlamak için öncelikle LTE’nin yapısı anlatılacak

olup sonrasında sırasıyla IMS, VoLTE ve en son olarak da VoWifi’ın ağ altyapısı

ortaya konulacaktır.

3.1 Uzun Süreli Evrim (Long Term Evaluation, LTE) - 4G

LTE, 4. nesil hücresel haberleşme sistemlerinin genel adıdır. 3GPP Yayın 8,

Yayın 9 ve en son olarak Yayın 10 ile ağ mimarisi ve altyapısı ortaya konmuştur.

3G sistemlerden sonra 4G sistemler için hedef konulan iletim hızlarının –ki bu

Yayın 8 için 20 MHz’lik bir band genişliğinde aşağı yönlü iletim veri hızı:100 Mbps

ve yukarı yönlü veri yükleme hızı:50 Mbps (Myung, H.G., 2008) - yakalanabilmesi

için kullanılan kanal erişim teknolojisini ve kanal band genişliklerini ön plana

çıkarmaktadır. LTE aşağı yönlü (Downlink, DL) iletimde kanal erişim teknolojisi

olarak OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) yani birbirine

dik ve frekansla bölünmüş alt taşıyıcılardan oluşan kanal erişim teknolojisini

kullanırken yukarı yönlü (Uplink, UL) iletimde ise kanal erişim teknolojisi olarak

SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) yani tek taşıyıcılı

frekansla bölünmüş çoklu erişim yöntemini kullanmaktadır. Frekans ortamında

OFDMA ve SC-FDMA iletim biçimleri Şekil 3.1’de (Telesystem Innovations,

2010) paylaşılmıştır. OFDMA, OFDM gibi bir çoklu taşıyıcı iletim teknolojisini

genişleterek daha esnek bir çoklu erişim şeması ortaya koymuştur (Sesia et.

al,2011). Öyle ki OFDM var olan band genişliğini sadece zaman ortamında

kullanıcılara paylaştırabilirken, OFDMA’de var olan band genişliği hem zaman

hem de frekans ortamında kullanıcılara paylaştırılımış olur. Bu paylaşımı gösteren

grafik Şekil 3.2’de (Archana B. and Surekha T.P., 2015) verilmiştir. Örneğin bu

grafikte, OFDMA sayesinde bir zaman dilimi içerisinde alt taşıyıcı 3 farklı kullanıcı

tarafından paylaşılırken, OFDM’de alt taşıyıcı bir zaman dilimi içerisinde sadece

bir kullanıcıya ayrılmıştır. LTE’de bir çerçeve, 10 adet 1ms’lik alt çerçeveden

21

oluşmaktadır. Her alt çerçeve iki zaman dilimine ayrılmıştır. Dolayısıyla her bir

zaman dilimi 0.5 ms’dir. Burada modüle edilmiş en küçük yapıya kaynak

elemanları (Resource elements) denmektedir. Bir kaynak bloğu (Resource Block,

RB), frekans ortamında 12 tane yan yana sıralanmış alt taşıyıcı (sub carrier) ve

zaman ortamında yan yana sıralanmış 7 sembolden oluşmaktadır. Bir kaynak

elemanı 15 khz band genişliğine sahip olduğundan bir RB toplamda 1 zaman dilimi

içerisinde 180 khz lik band genişliğine sahip olmaktadır.

Şekil 3.1: OFDMA ve SC-FDMA Frekans Domeni Gösterimi

Şekil 3.2: OFDM ve OFDMA arasındaki fark

LTE, modülasyon ve kodlama tekniklerini adaptif şekilde kullanabilmektedir.

DL ve UL için QPSK (Dördün Faz Kaydırmalı Anahtarlama, Quadrature Phase

Shifting Key), 16-QAM (Dördün Genlik Modülasyonu, Quadrature Amplitude

Modulation) ve 64-QAM gibi modülasyon teknikleri kullanılabilmektedir. LTE’de

22

frekans bölmeli çiftleme (Frequency Division Duplex, FDD) ve zaman bölmeli

çiftleme (Time Division Duplex, TDD) tekniklerinin ikisi de kullanabilmektedir.

FDD, ULve DL için iki ayrı frekans bandını kullanırken; TDD, UL ve DL için aynı

frekans bandını kullanır fakat farklı zamanlarda alma/gönderme işlemlerini

gerçekleştirir. FDD sesli görüşme gibi simetrik veri trafiği açısından avantajlı iken;

TDD internet ve diğer veri bazlı servisler gibi anlık ve asimetrik veri trafiği

açısından avantajlıdır (Netkrom Technologies, 2019).

3.2 LTE Ağ Mimarisi

Tipik bir LTE ağ yapısı Şekil 3.3’te (Anritsu, 2015) gösterilmiştir. Burada

kullanılan birimler ve yaptıkları işler şu şekildedir (Anritsu, 2015):

Kullanıcı Cihazı (User Equipment, UE): UE kullanıcıların hücresel ağ üzerinden

hizmet almasını sağlayan ve üzerinde bir radyo ekipmanı ve bir UICC kart

bulunduran bir cihazdır. Bu cihaz bağlı olduğu ağa kanal durumu ile ilgili yapmış

olduğu ölçüm sonuçlarını iletir.

Şekil 3.3: LTE Network Yapısı ( Anritsu, 2015)

Baz İstasyonu (Evolved NodeB, eNB):Bünyesinde Fiziksel katman (Physical

Layer, PHY), Ortam erişim Katmanı (Medium Access Control Layer, MAC),

Radyo Hat Kontrol Katmanı (Radio Link Control Layer, RLC), Veri Paket

Birleştirme Protokolü Katmanı (Packet Data Convergence Protocol,PDCP)

bulundurmaktadır. Kullanıcı tabanlı veri trafiğine ait başlık sıkıştırma (header

compression) ve şifreleme (encryption) ilgili kısımları kontrol etmekle birlikte

kontrol sinyalleri için de Radyo Kaynak Kontrol (Radyo Resource Control,RRC)

23

işlemlerini gerçekleştirir. Bunların dışında radyo kaynak yönetimi (Radio Resource

Management), giriş denetimi (Admission Control), Zamanlama (Scheduling),

yukarı yönlü iletim için belirlenmiş servis kalitesinin (Quality of Service, QoS)

uygulanması, kullanıcı (User Plane) ve kontrol tabanlı (Control Plane) veri

trafiklerinin şifrelenmesi (ciphering) ve şifrelerinin çözülmesi (deciphering), son

olarak da aşağı yönlü ve yukarı yönlü kullanıcı tabanlı veri paketi başlıklarının

(header) sıkıştırılması (compression) ve açılması (decompression) gibi görevleri de

gerçekleştirmektedir.

Paket Veri Ağı -Ağ Geçidi (Packet Data Network (PDN) Gateway, P-GW):UE

ve PDN arasında UE trafiği için bir giriş/çıkış noktası oluşturarak bağlantının

yapılmasını sağlar. Paketlerin izlenmesi, yasal dinleme, ücretlendirme desteği, her

kullanıcı için paketlerin filtrelenmesi, ağ için belirlenen politikların (kuralların)

uygulanması gibi işlemleri gerçekleştirir. 3GPP ve 3GPP olmayan teknolojiler (Wi-

Fi gibi) arasındaki geçişler için bir geçit noktasıdır.

Mobilite Yönetim Birimi (Mobility Management Entity, MME): LTE ağı için

önemli bir kontrol birimi olarak çalışmaktadır. UE’nin aktif olmadığı yani sadece

ağı dinlediği durumlarda, UE’nin izlenmesi ve çağrı arama (Paging) ile ilgili

işlemlerden sorumludur.Taşıyıcı aktivasyonu ve deaktivasyonu işlemlerini kontrol

eder ve UE’nin ilk hücresel ağa bağlantı kurduğu anda ve/veya LTE ağı içerisinde

bir başka hücreye geçiş yaptığı esnada kullanılacak olan Hizmet Ağ Geçidi’nin

(Serving Gateway, S-GW) seçimini yapar. Ağ içi Abone Sunucu’su (Home

Subscriber Server, HSS) ile iletişime geçerek kullanıcının kimliğinin

doğrulanmasını sağlar. Ayrıca Erişimsiz Katman (Non-Access Stratum, NAS)

sinyalleri için bir uç nokta olarak görev yapar (NAS hücresel sistemde kullanıcıya

ait geçici kimlik bilgilerinin toplanması ve üretiminden sorumludur, ayrıca

kullanıcının hücresel sisteme bağlantı yapmasına izin verilip verilmeyeceğini

kontrol eder.).

Hizmet Ağ Geçidi (Serving Gateway, S-GW): Kullanıcıya ait veri paketlerini

ilgili noktalara yönlendirir ve iletir. Kullanıcı sinyalleri için eNB’ler arasında geçiş

yapıldığı esnada bir geçiş noktası olarak görev yapar. Ayrıca aynı işi LTE ve diğer

3GPP teknolojileri arasındaki geçişler için de yapmaktadır. Yani LTE’den 3G’ye

geçiş veya LTE – LTE arasındaki geçişler esnasında UE bu ağ geçidini kullanarak

24

hedeflenen noktaya geçiş yapar. UE’ye pasif modda iken herhangi bir anda veri

paketi gelmişse öncelikle UE’nin pasif durumdaki veri yolunu kapatarak onu gelen

veriyi alması için tetikler. Ve son olarak UE’ye ait içerikleri örneğin ağ ile ilgili

yönlendirme bilgilerini saklar ve yönetimini sağlar.

Gelişmiş Paket Çekirdeği (Evolved Packet Core, EPC): EPC, LTE sistemi

içerisinde yukarıda bahsedilen MME, P-GW, S-GW gibi birimlerin oluşturmuş

olduğu bir yapıdır. Temel olarak UE’nin kontrolünden ve taşıyıcıların

kurulumundan sorumludur. Ayrıca Ağ geçidi mobil konumlandırma merkezi

(Gateway Mobile Location Centre, GMLC) ve HSS gibi birimlere ek olarak

Politika Kontrol ve Ücretlendirme Kuralları Fonksiyonunu (Policy Manager and

Charging Rules Function, PCRF) içermektedir. (Sesia et. al,2011). PCRF gerçek

zamanlı olarak hangi trafiğin hangi koşullar altında izin verileceğini ve bu trafiğin

ne şekilde ücretlendireleceği ile ilgili karar vermektedir (Spirent, 2014).

3.3 IP Çoklu Ortam Alt Sistemi (IP Multimedia Subsystem, IMS)

IMS katmanı LTE üzerinden yapılan sesli/görüntülü görüşmeler için

kullanılan bir katmandır. Bu katmanın yapısı Şekil 3.4’te verilmiştir. Buna göre

IMS katmanındaki birimlerin yaptığı iş ve görevler şu şekildedir (Spirent, 2014):

Şekil 3.4: IMS Network Yapısı (Spirent, 2014)

Kullanıcı ekipmanı (User Equipment, UE): UE, IMS mimarisinde kullanıcının

bulunduğu ağdan hizmet alması için kullandığı cihazdır. UE içerisinde evrensel tüm

25

devre kartı (Universal Integrated Circuit Board, UICC) ve Oturum Başlatma

Protokolü Kullanıcı Ara birimi (Session Initiation Protocol User Agent, SIP UA)

bulunmaktadır. Burada UICC kart farklı uygulamaları üzerinde bulundurabilir.

Bunlar GSM ağlarının kullanıcının kimliği ile ilgili bilgileri öğrenebilmesi için

Abone Kimlik Modülü (Subscriber Identity Module, SIM), UMTS veya LTE

ağlarının kullanıcı ile ilgili bilgileri öğrenebilmesi için UMTS SIM (USIM)

modülü, IMS katmanının alt sistemlerinin kullanıcı kimlik bilgilerini öğrenebilmesi

için de IP Çoklu Ortam Hizmetleri Kimlik Modülü’dür (IP Multi Media Services

Identity Module, ISIM) (Spirent, 2014).

IMS katmanının kullanmış olduğu ISIM kullanıcının LTE üzerinden sesli

görüşme yapması için gerekli bazı bilgileri saklamaktadır. İçerdiği bilgiler şunlardır

(Spirent, 2014):

- IP Çoklu Ortam Özel Kimliğini (IP Multimedia Private Identity, IMPI)

içerisinde bulundurur. IMPI, eski sistemlerde kullanılan Uluslararası

Mobil Abone Kimliğine (International Mobile Sunscriber Identity, IMSI)

benzer şekilde abonelerin erişemeyeceği bir yapıdadır. Kullanıcın bağlı

olduğu mobil operatöre ait bilgileri içermektedir.

- Abonenin asıl hizmet aldığı operatörün domain bilgilerini saklar.

- IP Çoklu Ortam Genel Kimliğini (IP Multimedia Public Identity, IMPU)

içerisinde barındırır. IMPU eski sistemlerdeki telefon numarasına benzer

bir yapıda olup hizmet alan kullanıcın diğer kullanıcılarla iletişimi için

kullanmış olduğu bir kimliktir.

- İçerisinde ayrıca uzun dönem gizli bir anahtar şifre vardır. Bu şifreyle

birlikte yetkilendirme ve şifre anahtarlarının hesaplanması için kullanılır.

- Eğer UICC içerisinde ISIM yok ise UE, USIM’i kullanmaktadır.

- SIP UA telefon ile ilgili fonksiyonları gerçekleştirdiğinden iki temel rolü

bulunmaktadır. Bunlardan ilki Kullanıcı Alıcı Taraf Ara Birimi (User

Agent Client, UAC) SIP isteklerini gönderirken, Kullanıcı Sunucu Ara

Birimi (User Agent Server) ise karşıdan gelen istekleri alır ve bunlara

istinaden üretilen SIP cevaplarını gönderir.

26

Gelişmiş Paket Çekirdeği (Evolved Packet Core, EPC): EPC ile ilgili detaylar

Bölüm 3.2’de paylaşılmıştır. Burada PDG (PDN-GW, P-GW) ve PCRF bloklarının

görevleri şu şekildedir (Spirent, 2014):

- PDG, temel görevi kullanıcının internet gibi ortak kullanılan dijital bir

ağa erişimini sağlamaktır. IMS katmanı içerisinde internet ve ims ağlarına

erişim için ayrı PDG’ler kullanılmaktadır. Diğer görevleri ile ilgili özet

bilgi Bölüm 3.2’de bulunmaktadır.

- PCRF ile ilgili kısımlar Bölüm3.2’de paylaşılmıştır.

3.4 IP Çoklu Ortam Alt Sistemi Çekirdeği (IP Multimedia Subsystem, IMS

Core)

IMS çekirdek katmanı oturum ve medya kontrolleri için kullanılmaktadır

(Bertnard G., 2007). İç yapısı itibariyle Şekil 3.5’teki (Spirent, 2014) gibidir.

Burada yer alan birimler ve görevleri şunlardır ( Bertnard G., 2007):

Şekil 3.5: IMS ÇekirdekYapısı (Spirent, 2014)

Çağrı Oturum Kontrol Fonksiyonu (Call Session Control Function, CSCF):

CSCF, çoklu ortam oturumlarını kurar, takip eder, gerektiğinde oturumla

ilgili destek sağlar ve alınan hizmet ile iş bittiğinde oturumu sonlandırır. Bunun

dışşında kullanıcı hizmerine ait etkileşimleri yönetir. Temel olarak üç farklı rolde

görev alır. Bunlar, Hizmet Edici Çağrı Oturum Kontrol Fonksiyonu (Serving

CSCF, S-CSCF), Vekil Çağrı Oturum Kontrol Fonksiyonu (Proxy CSCF, P-CSCF)

27

ve son olarak Sorgulayıcı Çağrı Oturum Kontrol Fonksiyonudur (Interrogating

CSCF, I-CSCF).

S-CSCF, haberleşme oturumunun kontrolünden sorumlu bir vekil

sunucudur. İlgili hizmetler için Uygulama Sunucularını (Application Servers)

çalıştırmaktadır. S-CSCF daima kullanıcının asıl kayıtlı olduğu ağ (Home Network)

içerisinde yer almaktadır (Bertnard G., 2007).

P-CSCF, SIP kullanıcı temsilci birimi ile IMS katmanı arasındaki etkileşimi

sağlar. SIP kullancı temsilci birimi için IMS bağlantı noktasını oluşturur. 3GPP’ye

göre P-CSCF, Politika Karar Fonksiyonu (Policy Decision Function, PDF)

bünyesinde barındırabilir. Burada PDF medya kontrol hattı (Media Control Plane)

üzerinden hizmet kalitesinin yönetimini sağlar (Bertnard G., 2007).

I-CSCF, bir kullanıcıya, ağa kayıt olma işlemleri sırasında S-CSCF

sunucusu atanması için gerekli işlemleri başlatmaktadır. Bunun yanında IMS

çekirdeği tarafından her bir kullanıcı için vekil bir sunucu olarak tanımlanır ve

kullanıcı ile S-CSCF arasında gerçekleşen SIP mesajlaşması için bağlantı oluşturur

(Spirent, 2014).

Yerel Abone Sunucusu (Home Subscriber Server, HSS): HSS, basit anlamda bir

veri tabanıdır. Kullanıcıya ait profilin ve bulunduğu coğrafi konum bilgisinin

devam ettirilmesi ve aynı zamanda isim / adres çözümlemesinden sorumludur.

Buna ek olarak doğrulama ve yetkilendirme işlemlerinden de sorumludur (Spirent,

2014).

Abone Konum Fonksiyonu (Subscriber Location Function,SLF): SLF

bünyesinde yerel ağda (Home Network) bulunan HSS’lerin listesini tutar ve daha

sonra gerektiğinde bu HSS’lerden birini kullanıcıya atama işlemini gerçekleştirir

(Spirent, 2014).

Ortam Ağ Geçitleri (Media Gateways, MGW): Ortam Ağ Geçitleri, Genel

Devre Anahtarlamalı Telefon Ağı (Public Switched Telephony Network,PSTN)

üzerinden Gerçek Zamanlı İletim Protokolü (Real Time Transport Proctocol,

RTP)ile gelen medyaların paketlerinin açılması ve burada IMS katmanı için uygun

şekilde yeniden kodlanmasını sağlamaktadır.

28

Ortam Ağ Geçitleri Kontrol Fonksiyonu (Media Gateway Control Function,

MGCF): MGCF’in temel görevi yukarıda görevleri belirtilen ortam ağ geçitlerinin

kontrolünü yapmaktır. Burada ağ altyapısının üreticisine bağlı olarak MGCF farklı

şekillerde işlev görebilir. Örneğin devre anahtarlamalı ağlar için bir çıkış noktası

olarak hizmet edebilir. Bu durumda MGCF ayrıca sinyalleşme mesajlarının

çevrilmesi, SIP mesajlarının Taşıyıcı Bağımsız Çağrı Kontrolü (Bearer

Independent Call Control, BICC) mesajlarına dönüştürülmesi gibi işlevleri de

yerine getirir (Spirent, 2014).

Kaçış Ağ Geçidi Kontrol Fonksiyonu (Breakout Gateway Control Function,

BGCF): Eğer MGCF devre anahtarlamalı ağa bir kaçış opsiyonu sunmuyorsa bu

işlem BGCF tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu işlemi ya bir MGCF seçerek ya

da MGW seçerek (IMS tabanlı olmayan bir ağ üzerinde) yapmaktadır (Spirent,

2014). Yani kendisi direkt olarak devre anahtarlamalı ağa geçiş opsiyonu sunmaz.

3.5 LTE üzerinden Sesli Görüşme (Voice over LTE, VoLTE) Ağ Mimarisi

Volte günümüzde oldukça yaygın kullanımı olan paket anahtarlamalı devre

üzerinden kullanıcıların yüksek kalitede sesli görüşme yapabilmelerini sağlayan ağ

alt yapısıdır. Tipik olarak IMS ve LTE’nin tümleşik olarak çalışması sonucunda

oluşan bir teknolojidir. VoWifi, Volte’nin altyapısını birkaç ufak değişiklikle

kullandığından öncelikle Volte altyapısını incelemekte fayda olacaktır. Tipik bir

Volte ağ yapısı Şekil 3.6’da paylaşılmıştır. Burada yer alan IMS katmanında daha

Şekil 3.6: Volte Ağ Yapısı (ElWakiel M. et al, 2016)

29

önce bahsedilen P-CSCF ve S-CSCF bulunmaktadır. Aynı zamanda şunlarda

bulunmaktadır:

- Hizmet Merkezleyicisi ve Devamlılığı Uygulama Sunucusu (Service

Centralization and Continuity Application Server) çağrının VoLTE’den

devre anahtarlamalı ağ üzerinden devam etmesini sağlamaktadır.

- Çoklu Ortam Telefon Uygulama Sunucusu (Multimedia Telephony

Application Server, MMtel AS) ise geleneksel sesle ilgili hizmetlere

destek olmak için kullanılmaktadır.

- IP Kısa Mesaj Ağ Geçidi (IP SMS Gateway), IMS katmanı üzerinden

SMS işlemlerinin yapılabilmesini sağlamaktadır.

- Bütün Uygulama Sunucuları (Application Servers, AS), Telefon

Uygulama Sunucusu (Telephony Application Server, TAS) üzerinde

entegre edilebilmektedir.

- CSCF karşı uçtan davet (INVITE) mesajını altıktan sonra eğer çağrı için

kullanılacak olan codec’lerde uyuşmazlık söz konusu ise bu durumu

Medya Kaynak Fonksiyonu Kontrolü’ne (Media Resource Function

Control, MRFC) aktarır. Daha sonra MRFC, çağrı akışını Medya Kaynak

Fonksiyonu İşleyicisi (Media Resource Function Processing,MRFP)

üzerinden codec dönüşümü sağlanacak şekilde SIP mesajlarını yeniden

düzenler ve her iki ucun farklı codecler kullansalar bile görüşme

yapmaları sağlanmış olur (Sharetechnote, ET:23.07.2019).

- Erişim Aktarma Kontrol Fonksiyonu, (Access Transfer Control Function,

ATCF) ve Erişim Aktarma Ağ Geçidi (Access Transfer Gateway,

ATGW) Volte hizmet kalitesinin sağlanması ve geliştirilmesi ile ilgili

olarak çok çeşitli Tek Radyo Sesli Görüşme Devamlılığı (SRVCC)

tekniğini kullanarak sesli çağrıların devamlılığını sağlamış olurlar.

SRVCC, temel prensip olarak VoLTE görüşmesinin cihaz veya cihazlar

LTE kapsama alanından çıksa dahi diğer teknolojiler üzerinden

devamının sağlanmasını sağlar. Radyo erişim teknolojileri arasındaki

geçişler kullanıcılar tarafından anlaşılmaz. Bazı durumlarda ağ ve radyo

koşulları sebebiyle seste kesilmeler veya bozulmalar görülebilmektedir.

30

Bunun dışında örneğin SRVCC tetiklendiği anda yani LTE’den 3G veya

2G’ye geçiş gerçekleşmesi muhtemel ise bu geçişin zaman almaması ve çağrının

hızlı bir şekilde diğer teknoloji ve banda geçmesi için geleneksel Mobil

Anahtarlama Merkezinin (Mobile Switching Center, MSC), SRVCC Birlikte

Çalışma Fonksiyonu (SRVCC Interworking Function, SRVCC-IWF) ile entegre

edilmiş olması gerekmektedir.

- SIP Abone Veritabanı (SIP Subscriber Database, SDB) ve Hafif Dizin

Erişim Protokolü (Lightweight Directory Access Protocol, LDAP)

kullanılarak IP üzerinden sesli görüşme yapan abonelere ait temel veriler

edinilmektedir.

3.6 Volte Hizmet Kalitesi (Quality of Services, QoS) Parametreleri

LTE gelişmiş paket sistemi (Evolved Packet System, EPS) taşıyıcıları için

QoS bant genişliği parametreleri, Garanti Edilmiş Veri Bitleri (Guaranteed Bit rate,

GBR) ve Garanti Edilmemiş Veri Bitleri (Non-Guaranteed Bit Rate, Non-GBR)

olacak şekilde iki ana gruba ayrılmıştır. Bant genişliği baz alınarak yapılan

sınıflamayı gösteren grafik Şekil 3.7’de (ElWakiel M. et al, 2016) verilmiştir.

Şekil 3.7: Band Genişliği Bazında EPS Taşıyıcı Sınıflandırması (ElWakiel M. et al, 2016)

Burada yer alan birimlerin görevleri de şu şekildedir (ElWakiel M. et al, 2016):

Hizmet Kalitesi Sınıf Göstergesi (QoS Indicator, QCI): Bu parametre sunulan

hizmetin QoS sınıfını tanımlamaktadır. Bu şekilde Çekirdek (Core) ve Erişim

(Access) ağları arasında, uçların veri aktarımını kontrol altında turmak için standart

olarak kullanılan QoS parametreleri kullanılır ve hizmet kalitesi tüm birimlerde

aynı düzeyde sağlanmaya çalışılır. 3GPP TS23.203’e göre QCI değerleri 1’den 9’a

olacak şekilde numaralandırılmıştır. Tablo 3.1’de 3GPP tarafından paylaşılmış olan

31

QCI değerlerine karşılık gelen QoS limitlerine göre hem ağ hem UE tarafı gerekli

ayarlamaları yapmak zorundadır. Örneğin bu tabloya göre QCI değeri 2 ise gerçek

zamanlı video görüşmesi yapıldığı anlaşılmakta ve kaynak tipinin GBR, paket hata

oranının binde bir (1/1000), gecikme toleransının 150 ms, QCI önceliğinin ise 4

olduğu tespit edilebilmektedir.

Tablo 3.1: Standart QCI Karakteristikleri (3GPP TS23.203 V9.9.0, 2011)

QCI Kaynak

Tipi

Paket

Hata

Oranı

Geçikme

Toleransı QCI Önceliği Örnek Hizmetler

1

GBR

10-2 100 ms 2 Sesli Görüşme

2 10-3

150 ms 4 Gerçek Zamanlı Video'lu Görüşme

3 50 ms 3 Gerçek Zamanlı Oyun

4 10-6 300 ms 5 Ön yüklenmiş Video

5

Non-GBR

10-6 100 ms 1 IMS sinyalleşmesi

6 10-6 300 ms 6

Ön yüklenmiş Video Yayımı

TCP Tabanlı uygulamalar (elektronik posta,

web, chat, ftp, dosya paylaşımı vb.)

7 10-3 100 ms 7

Ses

Canlı Yayın (Video)

Etkileşimli Oyun

8 10-6 300 ms

8 Ön Yüklenmiş Video yayımı

İletim Kontrol Protokolü (Transmission

Control Protocol,TCP) Tabanlı Hizmetler 9 10-6 9

Paylaşım/Saklama Önceliği (Allocation/Retention Priority, ARP): ARP,

taşıyıcı kurulum isteğinin kabul mü edildiği yoksa hücresel sistemde meydana

gelen çökme/yığılma sebebiyle red mi edildiğini belirlemektedir. Ayrıca herhangi

bir durumda hangi taşıyıcı (lar)ın serbest bırakılacağına karar verir.QCI öncelik

değeri kullanılacak hizmet ile ilgili olarak diğer hizmetlere göre öncelik seviyesini,

çağrı öncelik hakkından yararlanabilme ve kullanabilme yetkisini tanımlamaktadır.

Garanti Edilmiş Bit Oranı (Guaranteed Bit Rate, GBR): GBR, ağ tarafından

EPC’deki atanmış taşıyıcı üzerinde garanti edilebilecek bit oranını belirtmektedir.

Ağ, GBR’ın iletilebilceğinden daha düşük bir bit oranı ile veri akışını garanti

edebilmek için kaynaklarını muhafaza eder.

Azami Bit Oranı (Maximum Bit Rate, MBR): EPC’de aşılmamsı gereken trafik

oranını belirlemektedir. Ağ, veri akış oranının MBR’dan daha düşük olduğundan

emin olmak için ağ trafiğinde kısıtlamalar yapar. MBR, GBR’a eşit veya büyük

olmak zorundadır. Pratikte genellikle MBR değeri GBR’a eşit olmaktadır.

32

Erişim Noktası Adı başına Toplanmış Azami Bit Oranı (Per Access Point

Name Aggregate Maximum Bit Rate, APN AMBR): Belirli bir APN için UE’ye

tahsis edilmiş non-GBR taşıyıcılar için aşağı yönlü iletim ve yukarı yönlü iletim bit

oranlarını sınırlandırmaktadır.

Kullanıcı Cihazı başına Toplanmış Azami Bit Oranı (Per Access Point Name

Aggregate Maximum Bit Rate, UE AMBR): UE-AMBR, tüm aktif PDN

bağlantılarına ait APN AMBR’ların toplamına dayanan ve HSS’te saklanan

abonelik parametreleri ile sınırlandırılmış UE’ye tahsis edilen tüm non-GBR

taşıyıcılar için aşağı yönlü iletim ve yukarı yönlü iletim bit oranlarını sınırlar.

3.7 Volte Çağrıları için Ortalama Görüş Puanı (MOS) Hesaplamaları

Volte çağrılarındaki ses kalitesinin iletim hatlarının kurulumu esnasında

tahmin edilmesi, önceden değerlendirilmesi amacıyla ITU-T G.107 içerisinde E-

model önerilmiştir. Bu model ile hem kullanıcıları ses kalitesi açısından memnun

edecek hem de operasyonel maliyetleri en aza indirecek şekilde bir ağ kurulumu

gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. E-model’den hareketle Denklem 3.1 (ElWakiel

M. et al, 2016) ve Denklem 3.2 (ITU-T G.107, 2005) kullanılarak Ortalama Görüş

Puanı (Mean Opinion Score, MOS) hesaplanabilmektedir. Denklem 3.1’de

Derecelendirme Faktörü (Rating Factor, R) olarak nitelendirilen ölçüt IP üzerinden

çağrı için uçtan uca gecikme, paket kaybı gibi ses kalitesini bozucu etkenleri hesaba

katarak bir sonuç elde etmektedir. Denlem 3.1’de E-Model’in basitleştirilmiş bir

hali sunulmakta olup R değeri sadece codec ve paket kaybı ile ilgili etkileri baz

almaktadır (ElWakiel M. et al, 2016).

𝑅 = 100 − 𝐼𝑒 −(95 − 𝐼𝑒)𝑥𝐵𝑝𝑙

𝐵𝑝𝑙 + 𝑃𝑝𝑙 (3.1)

Burada Ie ağ üzerinde paket kaybından dolayı meydana gelen bozulmaları

temsil etmektedir. Bpl ise paket kaybı düzeltme faktörü, Ppl, paket hata oranını

göstermektedir. Denklem 3.2’de ise R değeri baz alınarak 1 ile 4.5 arasında değişen

MOS skorları hesaplanabilmektedir.

𝑀𝑂𝑆 = {1, 𝑅 ≤ 0

1 + 0.035𝑅 + 𝑅(𝑅 − 60)(100 − 𝑅)7 ∗ 10−6, 0 ≤ 𝑅 < 1004.5, 𝑅 ≥ 100

(3.2)

33

3.8 Kablosuz Ağ Üzerinden Sesli Görüşme (VoWifi)

VoWifi, tıpkı Volte gibi IMS katmanını kullanarak IP temelli sesli veya

görüntülü konuşmaya imkan tanıyan bir teknolojidir. 3GPP tarafından Güvenilir

Kablosuz Erişim Noktası Üzerinden (over Trusted Wireless Access) ve Güvenilir

olmayan Kablosuz Erişim Noktası üzerinden (over non-Trusted Wireless Access)

olacak şekilde iki ana başlık altında incelenmiştir. Burada güvenilir kablosuz ağ

üzerinden VoWifi, ağ operatörleri veya onların iş ortakları tarafından halka açık

noktalarda kurulmuş kablosuz ağa kullanıcıların ekstra herhangi bir işlem

yapmadan bağlanmalarını sağlayarak; sesli veya görüntülü konuşmaların bu ağlar

üzerinden devam etmesine imkan tanır. Buna karşın güvenilir olmayan ağ

üzerinden Vowifi, kişilerin kendi kablosuz ağ erişim noktaları ya da herhangi bir

yerde açık bir internet kanalı üzerinden bağlantı yapılan kablosuz erişim noktası

üzerinden sesli veya görüntülü görüşmenin devam ettirilmesini öngörmektedir.

Burada en önemli nokta güvenliktir. Zira kullanıcıya ait sesli veya görüntülü

konuşmanın şifrelenerek gönderilmesi ve 3. şahıslar tarafından elde edilememesi

gerekmektedir. Şekil 3.8 ve Şekil 3.9’da sırasıyla Güvenilir olmayan Ağ üzerinden

VoWifi ağ altyapısı ile Güvenilir Ağ üzerinden Vowifi ağ altyapısı paylaşılmıştır.

Burada güvenilir olmayan ağ için EPC’ye erişim ve bağlantının güvenliğinin

sağlanması için 3GPP TS23.402’de gelişmiş Paket Veri Ağ Geçidi (Evolved Packet

Şekil 3.8: Güvenli olmayan Ağ Üzerinde VoWifi Ağ Mimarisi (Pularikkal B. and Patil S.,

2015)

34

Data Gateway,ePDG) tanımlanmıştır. Buna göre ePDG’nin temel fonksiyonları şu

şekildedir:

- Kullanıcı Doğrulama ve Yetkilendirmesini gerçekleştirir.

- S2b taşıyıcıları ve erişim ağı arasındaki QoS haritalaması ve Tünelleme

işleminin yapılmasını sağlar.

- Aşağı yönlü iletim paketlerinin, PDN bağlantısı ile ilişkili SWu’ya

aktarılmasını sağlar.

Şekil 3.9: Güvenli Ağ Üzerinde VoWifi Ağ Mimarisi (Pularikkal B. and Patil S., 2015)

Güvenilir Ağ üzerinden VoWiFi arama yapılabilmesi için TWAP ve TWAG

kullanılmaktadır. Bunlar;

- Güvenilir WLAN Doğrulama, Yetkilendirme, Hesaplama Vekil

Sunucusu (Trusted WLAN Authentication, Authorization, Accounting

Proxy, TWAP) abonenin EPC’deki kimlik bilgilerine bağlı olarak

tanımlanması ve alınacak hizmetlerle ilgili yetkilendirmenin yapılmasını

sağlar.

- Ayrıca TWAP abonenin oturum yönetiminden de sorumlu

kısımdır.Örneğin ağa bağlanma kopma ve paket kullanımı miktarı ile

ilgili kullanıcayı uyarma vb. işlemleri gerçekleştirmektedir.

- Güvenilir WLAN Erişim Ağ Geçidi (Trusted WLAN Access

gateway,TWAG) ise Tünel anahtarlaması ve paket aktarımı için EPC’ye

veri yolu bağlantısı sağlar.

35

4 TEMEL PERFORMANS GÖSTERGELERİ (KPI)

Tez çalışması kapsamında toplanan verilerin değerlendirilmesi için ele alınan

metrikler bu bölümde incelenecektir. Bu kapsamda RSSI ve PESQ arasındaki ilişki

incelenerek sinyal seviyesi ‒ ses kalitesi arasındaki bağıntı bulunmaya

çalışılacaktır. Böylelikle drone için optimum yerleşim noktaları tespit edilmiş

olacaktır.

4.1 Alınan Sinyalin Güç Göstergesi (RSSI)

RSSI, mobil cihaz tarafından alınan sinyalin gücünü gösteren bir metriktir ve

IEEE 802.11 standardına göre 0 ile 255 arasında tam sayı değerler alabilmektedir

(IEEE Standards Association, 2012). Fakat 0 ile 255 arasında nasıl bir bölümleme

yapılacağı net bir şekilde ifade edilmemiştir. 0 ile 255 arasındaki aralığın nasıl

kullanılacağı üreticilere bırakılmıştır. Bu sebeple de üreticiden üreticiye RRSI için

kullanılan aralıklar farklı olabilmektedir. Tasarlanan sistemde drone üzerine

yerleştirilen ana kartta Qualcomm tabanlı WCN3680 ve arama testlerinde

kullanılan telefonlarda ise WCN3615 Wi-Fi modemleri kullanılmıştır. Qualcomm

bu entegrelerde RSSI ölçümünü 0 ile 100 arasında olacak şekilde

derecelendirmiştir ve Denklem 4.1’de belirtildiği şekilde dbm cinsinden değeri

hesaplanmaktadır. Bu denklemde belirtilen ham RSSI değeri ise en son alınan

geçerli 20 hat kesintisi iletisi (beacon frame) üzerinden ortalama alınarak elde

edilir.

RSSI (dbm)=RSSI (ham_veri ) − 100 (4.1)

Tez çalışması esnasında RSSI değerleri detayları Bölüm 6’da anlatılan log

toplama işlemleri sonucunda Qualcomm QXDM Tool’u kullanılarak elde

edilmiştir. Dolayısıyla ek bir hesaplama yapılmamıştır. Arama yapılan zaman

aralığında log sisteminin raporlamış olduğu RSSI değerlerinin ortalaması alınarak

o çağrıya ait RSSI değeri tespit edilmiştir. Bu kısımda örnek olması açısından Şekil

4.1’deki log örneğini inceleyecek olursak;

00:10:40.297 zaman diliminde en son alınan 20 tane geçerli beacon dizisinden

elde edilen ham RSSI değerleri tam sayı cinsinden yayınlanmıştır:

36

[40 40 40 40 39 38 39 39 39 39 37 37 37 37 37 37 37 37 38 39]

Akabinde gelen log izinde ise yukarıda paylaşılan dizinin ortalama değeri ve

bu ortalama değerin dbm cinsinden değeri verilmiştir. Bu sonuca göre 20 tane

beacon dizisinin ortalaması 38 olmaktadır. Ve buradan hesaplanan RSSI değeri de

Denklem 4.1’e göre -62 dbm’dir.

𝑅𝑆𝑆𝐼(𝑑𝑏𝑚) = (38 − 100)𝑑𝑏𝑚 = −62 𝑑𝑏𝑚 (4.2)

Şekil 4.1: Log Üzerinden WLAN RSSI değerini Elde Etme

Yukarıda anlatıldığı şekilde alınan tüm loglardan RSSI değerleri elde edilecek

ve ses kalitesi ile olan ilişkisi uyumlama analizi ile ortaya konacaktır.

4.2 Ses Kalitesinin Algısal Değerlendirilmesi (PESQ)

Uçtan uca ses kalitesi, hizmet kalitesinin ölçülebilmesi için önemli bir

göstergedir (Psytechnics Ltd., 2001).Ses kalitesini değerlendirmek için genellikle

iki yöntem kullanılmaktadır. Bunlardan ilki öznel değerlendirme. Yani kişilerin

bizzat ses verileri dinleyerek yaptıkları değerlendirmedir. Burada orijinal ses verisi

ile bozunuma uğramış yada değerlendirilmesi istenen ses verisi belli bir gruba

dinletilir. Sonra kişilere dinledikleri bozunuma uğramış sesin ne oranda orijinaline

yakın olduğu hakkında bir puan vermesi istenir. Genel olarak 1 ile 5 arasında bir

puanlama sistemi kullanılır. Burada 5 ile puanlanan ses verisi orijinaline çok yakın

37

(hatta birbirinin aynı) yani az bozunmuş sinyal olarak değerlendirilirken 1 ile

puanlanan ses verisi ise orijinali ile arasında ilişki kurulamayacak derecede

bozulmuş olarak değerlendirilir. Bu yöntemde değerlendirme sistemi insanlardan

oluşan bir denek grubu olduğu için her zaman bu grubun istenilen zamanda

bulunabilmesi, yeterli sayının elde edilebilmesi oldukça zahmetli ve meşaketli

olabilmektedir. Bunun yerine insan algı sistemine yakın şekilde değerlendirme

yapabilecek yazılım tabanlı algoritmalar geliştirilmiş ve sonucunda nesnel

değerlendirme yapabilecek yazılımlar üretilebilmiştir. Bunlardan biri de ITU-T

tarafından 2001 yılında hücresel ağ sistemlerinde ses kalitesinin

değerlendirilebilmesine olanak sağlayabilen PESQ metriğidir. Bu metrik isminden

de anlaşılacağı üzere ses kalitesinin algısal değerlendirilmesini (Perceptual

Evaluation of Speech Quality, PESQ) yapmaya çalışmaktadır. ITU-T P.862

standardında belirtildiği şekliyle nesnel değerlendirme metodu şu şekilde

çalışmaktadır (ITU-T P862, 2001):

Gerçek sistemler kanal hataları ve düşük bit oranları nedeniyle filtereleme,

değişken gecikme ve de bozulma gibi sorunlara sahip olabilmektedir. Bu sorunlar

aynı zamanda ses kalitesine de birebir etken olmaktadırlar. PESQ, fonksiyon

eşitleme, zamanda parallelik kurma ve de gürültüleri zamana bağlı olarak

ortalamasını alarak üstesinden gelmeye çalışır.

ITU-T, PESQ kullanılarak ses kalitesinin yüksek doğrulukla

değerlendirilebilmesi için kullanılacak ses verisinin 3.1 kHz dar band bir ses

olmasını önermektedir. PESQ’in sadece ses kalitesine etki eden gürültüyü ve tek

yönlü ses bozulmalarını ölçebileceği vurgulanmıştır. Ses şiddetindeki kayıplar,

gecikme, yan ton, yankı ve diğer çift yönlü etkileşimle ilgili bozulmalar PESQ

skoruna yansıtılmamaktadır. Bu da ortalama bağlantı kalitesinin zayıf olduğu bir

iletişim kanalında bile yüksek bir PESQ skoru ile karşılaşılabileceği anlamına

gelmektedir. Bu nedenlerle ITU-T, PESQ algoritmasının haberleşme iletim

kanalının kalitesi ile ilgili olarak kapsamlı bir değerlendirme yapmaya uygun

olmadığını da standartta belirtmiştir. Ama Tablo 4.1’deki faktörler göz önünde

bulundurulduğunda yüksek doğruluklu sonuçlar elde edilebileceği söylenmiştir.

38

Tablo 4.1: PESQ’in kabul edilebilir doğrulukla sonuç vermesine etki eden faktörler

Uygulamalar

Codec Değerlendirmesi

Codec Seçimi

Canlı ağın ağa dijital ve analog bir bağlantı kurarak test edilmesi

Benzetimli ve prototip ağların test edilmesi

4.2.1 PESQ’e Genel Bakış

PESQ temel olarak original sinyal X (t) ve X (t)’nin haberleşme sistemi

üzerinden iletilip alıcı tarafta bozunuma uğraması sonucu oluşan sinyal Y (t)’yi

karşılaştırmaktadır. Başka bir ifadeyle, PESQ, Y (t)’ye öznel bir dinleme testi

sonucu verilebilecek bir skorun, nesnel bir yöntemle algısal kalitesinin tahmin

edilmesine çalışmaktadır. PESQ skoru ITU-T P8.862’ye göre şu şekilde

hesaplanmaktadır (ITU-T P862, 2001):

PESQ skorunu hesaplamak için ilk aşama olarak orijinal ve bozunuma

uğramış iki sinyal arasındaki bir dizi gecikme değerleri hesaplanır. Bu gecikmeler

herbir zaman aralığının bir önceki zaman aralığı ile karşılaştırılması sonucu elde

edilmektedir. Her bir zaman aralığı için de bir başlangıç ve bir de bitiş noktası

hesaplanmaktadır. PESQ aynı düzeye getirme algoritması (PESQ Alignment

Algorithm, PAA) belirli bir zaman aralığındaki iki gecikmenin olması durumu ile

yine aynı zaman aralığında tek bir gecikme olması durumunu karşılaştırma

prensibine dayanır. Bu algoritma ses dosyasındaki sessiz kısımlardaki gecikme

değişimleri ile normal aktif sesli konuşmaların yapıldığı kısımlardaki gecikme

değişimlerini tolere edebilmektedir.

PESQ , elde edilen gecikmeleri baz alarak orijinal sinyal ile PAA sonucu

elde edilen sinyali şekil 4.2’de (ITU-T P862, 2001) gösterilen algısal bir model

kullanarak karşılaştırmaktadır. Bu işlemin en önemli noktası hem orijinal hem de

bozunuma uğramış sinyalleri insan işitme sisteminin psikofizik yapısına

yakınsayan (algısal frekans (Bark) ve ses seviyesini (Sone) gözeterek) bir gösterime

dönüştürmedir. Bu dönüşüm birkaç aşamada gerçekleştirilir. Bunlar:

- Zamanda aynı düzeye getirme (Time Alignment)

39

- Kalibre edilmiş bir dinleme seviyesine göre aynı düzeye getirme

- Zaman ve frekans haritalaması yapma

- Farklı bir frekans domenine geçiş yapma (frequency warping)

- Gürültü seviyesini bastıracak şekilde ölçekleme yapma

Şekil 4.2: PESQ’te kullanılan Temel Mantık Modeli (ITU-T P862, 2001)

4.2.2 PESQ ve Öznel Değerlendirme Arasındaki İlişki

Öznel değerlendirme bu bölümün girişinde de belirtildiği şekilde 1 ve 5

arasında deneklerin vermiş olduğu ortalama bir skordur (Mean Opinion Score,

MOS). Nesnel bir değerlendirmenin başarısının ortaya konması için öznel

değerlendirme sonuçları ile yüksek bir ilişkiye sahip olması beklenir. ITU-T

tarafından PESQ ile öznel MOS arasındaki ilişkiyi bulmak için 3’ncü dereceden

monotonik bir polinom denklemi regresyon analizinde dikkate alınmıştır.

Hesaplama yapılırken alınan ses örnekleri bazında koşullu MOS peformans metriği

olarak ele alınmış ve regresyon analizi belirlenen koşul altında elde edilen MOS ile

yine aynı koşul altında elde edilen ortalama PESQ skoru arasındaki ilişkiyi ele

almaktadır. Burada her bir koşul en az dört farklı ses örneğinden oluşan bir kümedir

ve regresyon analiz sonucu testte elde edilen nesnel bir MOS değeridir. Nesnel ve

40

öznel skorları karşılaştırabilmek için öznel MOS skorlarının ITU-T P.830’a göre

elde edilmesi gerekmektedir. PESQ skoru ile öznel değerlendirme arasındaki ilişki

(korelasyon katsayısı) denkem 4.3’te belirtildiği şekilde Pearson formülü ile

hesaplanmaktadır:

𝑟 =∑ (𝑥𝑖 − �̅�) (𝑦𝑖 − �̅�)

√∑ (𝑥𝑖 − �̅�)2 ∑ (𝑦𝑖 − �̅�)2 (4.3)

Bu formülde xi, i’nci koşul altındaki koşullu MOS değerini, �̅� ise bu koşul

altındaki tüm MOS değerlerinin ortalamasını temsil etmektedir. Yine formüldeki

yi, i’nci koşul altında elde edilen haritalanmış koşullu-ortalama PESQ korunu, �̅�

ise aynı koşul altındaki tahmin edilen yi MOS skorları üzerinden alınan ortalamadır.

ITU’ya göre yapılan 22 kıyaslama sonucunda öznel değerlendirme ile PESQ

arasındaki ilişki katsayısı r=0.935 olarak bulunmuştur. Sonrasında herkesçe kabul

görmüş 8 deneme sonucunda da yine ortalama ilişki katsayısı 0.935 olarak

saptanmıştır.

4.2.3 Test için Kullanılacak Ses Verisinin Özellikleri

ITU-T P.862’de PESQ’in doğru sonuç vermesi için test esnasında

kullanılması gereken ses örneklerinin özellikleri belirtilmiştir. Standarda göre ses

verisi;

- Test ses verisi 1 ile 3 sn arasında sessiz boşluklara sahip bir konuşma

dizisi olmalıdır.

- Aralarında es’lerin olduğu cümleler toplamda 8 ile 20 sn arasında

olmalıdır.

- Eğer aynı ses örneği tüm test esnasında kullanılmışsa aralarındaki

zaman değişiklikleri PESQ skorlarına da yansıyacaktır.

- Ses örneği için kullanılacak olan test dosyaları 8 khz veya 16 khz ile

örneklenmiş olabilir.

Tez çalışması esnasında yukarıda bahsedilen özellikler neticesinde Harvard

cümleleri olarak bilinen örnek bir konuşma ses dosyası kullanılmıştır. Bu ses

dosyası “These days a chicken leg is a rare dish” şeklinde tekrar eden birbiri ile

ancak bütünsel anlamda ilgisi olan kelimelerden oluşturulmuş cümledir. Yani

41

cümledeki herhangi bir kelime eksik olduğunda anlam bütünlüğünü yitirmektedir.

Ses dosyası 16 khz ile örneklenmiş .wav formatında geniş bant (Wide Band, WB)

bir ses dosyasıdır ve test esnasında testte kullanılan telefonların kulaklık girişine

bilgisayar üzerinden 3.5 mm’lik ses bağlantı kablosu ile aktarılmış ardışık ve

sürekli halde Windows Ortam Oynatıcısı (Windows Media Player, WMP) ile

oynatılmıştır.

4.2.4 PESQ’in Çalışma Algoritması

PESQ sesin algısal bir yöntemle değerlendirilebilmesi için çok fazla

adımdan oluşan karmaşık bir algoritmaya sahiptir. Bu sebeple doğal olarak

algoritmayı basit bir matematiksel model ile anlatmak güçtür. ITU-T P.862’de

algoritma şu şekilde anlatılmıştır:

Şekil 4.3: di zaman aralığındaki gecikmenin belirlenmesi (ITU-T P862,

2001)

42

Şekil 4.4: PESQ Algısal Modeli (ITU-T P862, 2001)

Şekil 4.3’te paylaşıldığı üzere ilk aşama olarak X (t) orijinal ve Y (t)

bozunmuş sinyaller öncelikle zaman açısından aynı düzeye getirilmeye

çalışılmaktadır. Burada X (t)ve Y (t)’nin ITU-T P.830’da belirtilen işitme referans

noktası olan 79 db’lik bir sabit ses basınç seviyesinde olduğu varsayılmaktadır.

Seviye eşitleme algritması daha sonrasında şu şekilde devam etmektedir:

- Orijinal ve bozunmuş sinyaller ortalama sistem kazancının

hesaplanması için filtereden geçirilirler. Bu filtre 250 Hz in altındaki

tüm bileşenleri bloklamaktadır. Yani sesteki DC komponent elimine

edilmektedir. Sonrasında filtre 2000 Hz’e kadar düz ve akabinde belirli

frekanslarda sinyali zayıflatarak filtrelemektedir. Bu noktalar ve

43

kazançları ise şöyledir: {2000 Hz, 0 dB}, {2500 Hz, -5 dB}, {3000 Hz,

-10 dB}, {3150 Hz, -20 dB}, {3500 Hz, -50 dB}, {4000 Hz ve yukarısı,

-500 dB}

- Orijinal ses sinyali ile bozunmuş ses sinyalinin kare filtreden

geçirildikten sonraki ortalama değerleri hesaplanır.

- X (t) ve Y (t) nin seviyelerini eşitlemek için farklı kazanç değerleri

hesaplanır ve bunlar sırasıyla Xs (t) ve Ys (t) olacak şekilde elde edilir.

Şekil 4.5: PESQ Algısal Modeli (devamı) ( ITU-T P862, 2001)

44

Bu aşamadan sonra elde edilen Xs (t) ve Ys (t) sinyalleri IRS filtrelemeye tabi

tutulurlar. IRS filtre, ses kalitesinin insan değerlendirmesine ait bir algısal modelde

sinyallerin gerçek manada duyulabilir olduğunu anlamak için dikkate alınmaktadır.

Basit anlamda iki sinyalin önce FFT (Fast Fourier Transform) leri hesaplanır. Sonra

frekans ortamında filtre uygulanır ve sonra tekrardan ters FFT ile ses sinyalleri elde

edilmiş olur. Bu işlem sonucunda ses sinyalleri Xs (t) ve Ys (t) sırasıyla XIRSS (t) ve

YIRSS (t)’ye dönüşmektedir.

IRS filtereleme sonucunda iki ses sinyali zaman açısından eş düzeye

getirilmek için zaman eşitleme işlemine tabi tutulurlar. Burada

- Öncelikle orijinal ve bozunuma uğramış ses sinyalleri üzerinden zarf

tabanlı gecikme kestirimi (Envelope based delay estimation) yapılır.

- Ardından orijinal sinyal, ses (utterance) olarak kabul edilen alt

bölümlere bölünür.

- Bu alt bölümlerin de zarf-tabanlı gecikme kestirimleri gerçekleştirilir.

- Konuşma anındaki gecikme değişimlerini araştırabilmek için sesler

bölünür ve tekrardan zaman aralıkları eşitlenmeye çalışılır.

Zarf tabanlı kestirim için Xs (t) ve Ys (t) sinyallerinden XES (t) ve YES (t)

zarfları (envelopes) hesaplanır. Zarf, Denklem 4.4’te verildiği şekliyle

hesaplanmaktadır. Burada E (k) 4 ms uzunluğundaki k’ncı çerçevenin enerjisini,

Ethresh ise ses aktivite detektörü tarafından tanımlanan ses eşik değeridir. Orijinal

ve bozunuma uğramış sinyallerin çapraz korelasyonu bu iki sinyal arasındaki ham

gecikmeyi 4 ms ‘lik çözünürlük dahilinde kestirmek için kullanılmaktadır.

𝐸𝑛𝑣𝑒𝑙𝑜𝑝𝑒 = log (𝑀𝐴𝑋 (𝐸(𝑘)

𝐸𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ, 1)) (4.3)

PESQ’in doğru sonuç üretebilmesi için iki sinyal arasındaki zaman farkının

iyi bir şekilde eşitlenebilmesi oldukça kritiktir. Çünkü algısal değerlendirmenin

sonucu zaman kaymalarına oldukça hassastır. Bu durumu göz önüne alarak doğru

sonucun üretilebilmesi için kurulan algoritmada şunlar dikkate alınmıştır:

45

- Orijinal ve bozunuma uğramış sinyaller zarf-tabanlı eşitlemeye tabi

olduktan sonra bu iki sinyalin 64 ms ‘lik çerçeveleri Hanning

penceresinden geçirilip, çapraz korelasyonları bulunur.

- İki sinyal arasındaki korelasyonun en üst değeri, herbir çerçevenin

eşitleme doğruluğunun tespiti için kullanılmaktadır.

- Bu gecikme kestirimlerinden, doğruluk ölçümü için ağırlıklandırılmış

bir histogram elde edilir. Bu histogram 1 ms genişliğindeki simetrik

üçgen çekirdeği (symmetric triangular kernel) ile evrişim (convolution)

edilerek düzleştirilmiştir.

- Histogramdaki azami indeks değeri, sonuçta elde edilen gecikme

değerini vermektedir.

- Histogramdaki maksimum değerinin, histogramın simetrik üçgen kernel

ile evrişim (convolution) edilmeden önceki toplamına bölünmesi sonucu

yapılan işlemlerin doğruluğuna dair bir ölçüm sonucu vermektedir.

Burada 0 ölçümün güvenilir olmadığını 1 ise tam güvenilir olduğunu

belirtmektedir.

Şekil 4.4’te gösterilen PESQ algısal modeli, orijinal ve bozunuma uğramış

sinyal arasındaki mesafenin hesaplanması için kullanılmaktadır. Burada PESQ

skoru MOS cinsinden -0.5 ile 4.5 arasında derecelendirilmiştir. Fakat birçok

durumda sonuçlar genellikle 1.0 ile 4.5 arasında olmaktadır. Şekil 4.4’te belirtilen

FFT işlemlerinde pencere genişliği kullanılan ses sinyalinin örnekleme frekansı ile

ilişkilidir. Nitekim bu işlem esnasında Hanning pencere genişliği 32 ms olduğundan

8 khz ile örneklenmiş bir sinyalde pencere başına 256 tane örnek kullanılmaktadır.

Eğer 16 khz’lik geniş band bir ses varsa da örnekleme frekansı orantılı olarak iki

katına çıktığından örnek sayısı 512 olmaktadır.

Mutlak işitme eşik değeri,P0 (f), Bark Band’ının merkezindeki değerleri

almak için interpole edilmekte ve bir dizi içerisinde saklanmaktadır. İlerleyen

süreçlerde Zwicker Ses şiddeti (loudness) formülünde kullanılmaktadır.

İnsan kulağı işitme esnasında zaman frekans dönüşümünü otomatik olarak

gerçekleştirir. PESQ’te bu durumu simüle etmek için, ses sinyalleri 32 ms’lik

pencere genişliğine sahip kısa dönem FFT’ye (short term FFT) tabi tutulurlar.

Burada ardışık zaman çerçeveleri birbiri üstüne %50 oranında gelmektedir. Orijinal

46

ve bozunuma uğramış sinyallerden elde edilen FFT bileşenlerinin herbirinin reel ve

sanal kısımlarının karelerinin toplamı (yani güç spektrumları) ayrı birer değişkende

saklanır. PESQ’te tek bir Hanning penceresi içerisindeki faz bilgisi göz ardı edilip

bunun yerine tüm hesaplamalar güç gösterimleri (PXWIRSS (f)n ve PYWIRSS (f)n )

üzerinden yapılmaktadır. Buradaki işlemlerde bozunuma uğramış sinyaldeki

pencerenin başlangıç noktası gecikme oranında ötelenir ve orijinal sinyalin zaman

ekseni olduğu gibi bırakılır. Eğer gecikme artarsa, bozunuma uğramış sinyalin ilgili

kısımları FFT işlemine sokulmaz, fakat gecikme düşerse bu sefer ilgili parçalar

tekrar işlemden geçirilir.

İnsan duyma sistemi yüksek frekanslarda daha iyi frekans çözünürlüğüne

sahip iken PESQ’te kullanılan Bark ölçeği düşük frekanslarda bu çözünürlüğü

yansıtabilmektedir. Bu durumu düzeltmek için FFT bandları birbiri ardına sıralanır

ve ilgili olan FFT bandları, bu şekildeki FFT bandlarının güçlerinin toplamı ile

normalize edilir. Elde edilen sonuçlar Alan Güç Yoğunluğu (Pitch Power Density)

olarak bilinmektedir. Referans ve bozunuma uğramış sinyal için sırasıyla PPXWIRSS

(f)n ve PPYWIRSS (f)n şeklinde gösterilmektedir:

PESQ’te orijinal ve bozunuma uğramış sinyallere ait alan güç yoğunlukları

Zwicker kanunu baz alınarak Sone ses şiddeti ölçeğine dönüştürülürler. Denklem

4.4’te P0 (f) mutlak eşik değerini ve Sl’de ses şiddeti ölçekleme faktörünü

göstermektedir. Literatüre bakıldığında 4 Bark’ın üzerindeki Zwicker gücü, γ, 0.23

olarak verilmektedir. 4 Bark’ın altındaki Zwicker gücü ise hafifçe artarak

recruitment effect’e neden olur. Buradan elde edilen sonuçlar, LX (f)n, LY (f)n, ses

şiddeti yoğunluğu olarak bulunmuş olurlar.

𝐿𝑋 (𝑓)𝑛 = 𝑆𝑙 . (𝑃0 (𝑓)

0.5)

𝛾

. [(0.5 + 0.5 .𝑃𝑃𝑋′

𝑊𝐼𝑅𝑆𝑆 (𝑓)𝑛

𝑃0 (𝑓))

𝛾

− 1] (4.4)

Ses şiddeti yoğunluğundan sonra algoritmada bozunum yoğunluğu

(Disturbance Density) hesaplanır. Bozunum yoğunluğu, bozulmuş sinyal ile

orijinal sinyal arasındaki işaretli farktır. Buna göre eğer bu farkın sonucu pozitif

ise, sisteme gürültü gibi bileşenlerin eklendiğini gösterir, ama eğer fark negatif ise

de bileşenlerin orijinal sinyale dahil edilmediği sonucunu doğurmaktadır. Her bir

çerçeveden elde edilen bu farklara ham bozunum yoğunluğu denilmektedir.

47

Sonrasında herbir zaman-frekans hücresi için orijinal ve bozunuma uğramış

sinyallerin ses şiddeti yoğunluklarının minimum değeri hesaplanır. Elde edilen bu

minimum değerler 0.25 ile çarpılır. Buradan elde edilen ilgili iki boyutlu dizi,

maske dizisi olarak adlandırılmaktadır ve aşağıdaki kurallar herbir zaman-frekans

hücresi için uygulanır:

- Eğer ham bozunum yoğunluğu pozitif ise ve maske değerinden büyük

ise, maske değeri ham bozunum yoğunluğundan çıkarılır,

- Eğer ham bozunum yoğunluğu maske değerinin kuvvetinin +/-

aralığında kalıyorsa, ham bozunum yoğunluğu sıfıra eşitlenir.

- Eğer ham bozunum yoğunluğu maske değerinin negatif değerinden de

küçük bir negatif sayı ise bu sefer maske değeri ham bozunum

yoğunluğuna eklenir.

Tüm bunların sonucunda bozunum yoğunluğu zaman ve frekansa bağlı bir

fonksiyon olarak bulunmuş olur.

Algoritmanın sonraki aşamasında, Codec’in giriş sinyalini bozması sonucu

oluşan asimetri efektinin modellemesi yapılır. Bu modelleme, bozunum yoğunluğu

D (f)n’in bir asimetri çarpanı ile çarpılması sonucu asimetri bozunum yoğunluğu

DA (f)n’nin hesaplanması ile elde edilmektedir. Buradaki asimetri faktörü

bozulmuş ve orijinal sinyallerin alan güç yoğunlukları oranının 1.2 katına eşittir.

Eğer asimetri faktörü 3’ten az ise sıfıra eşitlenir. 12’yi geçerse de bu değer 12’de

bırakılır. Böylece, bozulmuş sinyalin alan güç yoğunluğu, orijinal sinyalin alan güç

yoğunluğunu aştığı durumlar için sadece bu zaman-frekans hücreleri sıfırdan farklı

bir değer olarak kalmış olur.

Bundan sonraki aşamalarda bozulmalar ve gecikmelerden kaynaklı

hesaplamaların doğru şekilde yapılabilmesi için bazı hesaplamalar daha

yapılmaktadır. Tabi algoritma oldukça kompleks olduğu için ve de konunun dışına

da daha fazla çıkmamak için PESQ skorunun elde edileceği son aşamadan

bahsetmek daha uygun olacaktır. Son aşamada PESQ skoru ortalama bozunum

değeri ile ortalama asimetrik bozunum değerinin lineer bir kombinasyonu olarak

hesaplanmaktadır. Hesaplanan sonuç daha önce de belirtildiği şekilde -0.5 ile 4.5

arasında değer almaktadır.

48

Tez çalışması kapsamında PESQ skorunun hesaplanması için ITU-T

P862’yi baz alan açık kaynak kodlu bir MATLAB kodu (fonksiyonu) (Hu Y. and

Loizou, P., 2006) kullanılmıştır. Ayrıca ITU-T sitesinde bu algoritma gözetilerek

yazılmış açık kaynak kodlu bir C programı paylaşmıştır. Nitekim literatürde ve

genele bakıldığında PESQ hesaplaması için bu C kodu kaynak olarak kullanılarak

MATLAB’ta fonksiyonlar türetilmiştir.

49

5 SİSTEM TASARIMI

Tasarlanan sistem 5 ana bileşenden meydana gelmektedir. Bunlar: Drone, akıllı

telefon ana kartı, test esnasında kullanılacak olan akıllı telefonlar, ana kartı

beslemek için kullanılacak Li-On batarya, Wi-Fi ve hücresel ağ için erişiminin

sağlanması için kullanılacak olan harici antenler.

Bu bölümde yukarıda bahsedilen bileşenler alt başlıklar halinde detaylı şekilde

incelenecektir.

5.1 Drone

Tasarımda DJI markasının SPARK Fly More Combo drone modeli

kullanılmıştır. Drone seçiminde göz önünde bulundurulan kriterler Bölüm-2’de

belirtilmişti. Bu kriterler bazında maliyet, boyut, irtifa ve mesafe olarak en fazla

faydayı sağlayacak olan drone’un DJI SPARK olacağına kanaat getirilmiştir.

DJI SPARK gerek manevra kabiliyeti gerekse de uçuş menzili anlamında öne

çıkan bir modeldir. Bu modele ait üreticisinin paylaşmış olduğu özellik tablosu

Tablo 5.1’de, uzaktan kumandasına ait teknik özellik tablosu da Tablo 5.2’de

paylaşılmıştır (DJI Spark Aircraft Specifications, 2019).Yükseklik olarak

maksimum 500m, mesafe olarak da maksimum 2km.’ye kadar gidebilmektedir. Tez

çalışmasında ne kadarlık bir alanda VoWifi ile sesli görüşme yapılacağınım

saptanabilmesi için bu yükseklik ve mesafe yeterli görülmüştür. Drone, 2.4Ghz ve

5.8GHz olmak üzere iki ayrı frekans bandında kablosuz bağlantıya sahiptir. Bu

frekanslarda maksimum iletim gücü radyo frekanslarındaki iletim güçlerini

denetleyen kurumlara göre değişkenlik göstermektedir. Azami etkin iletim gücü

(Effective Isotropic Radiated Power, EIRP) FCC baz alındığında drone için 25 dbm,

uzaktan kumanda için 26 dbm’dir. Bu güçler azami iletim mesafelerini de

belirleyen önemli özelliklerdir. Tez çalışması kapsamında, kullanılan uzaktan

kumanda ile drone, 5.8Ghz bandındaki bağlantı üzerinden birbirlerine bağlanmıştır.

2.4Ghz bandındaki bağlantı ise DJI GO 4.0 uygulamasının çalıştırıldığı ayrı bir

akıllı telefon, drone ve uzaktan kumanda arasındaki bağlantı için kullanılmaktadır.

Buradan uçuş ile ilgili telemetri bilgileri (yükseklik, mesafe, hız, bulunulan

50

konum), drone üzerinde yer alan kamerayla elde edilen görüntüler uçuş kontrol

telefonuna aktarılmaktadır (bknz. Şekil-5.1).

Tablo 5.1: DJI SPARK Fly More Combo Genel Özellikleri

Özellikler

Ağırlık 300 gr.

Boyutlar 143 x 143 x 55 mm

Köşegen Uzunluğu 170 mm

Azami Yükselme Hızı 3 m/s (Spor Modul Kullanılması durumunda)

Azami Alçalma Hızı 3 m/s (Otomatik İniş kullanıldığı durumda)

Azami Hız 50 km/s (Spor modunda rüzgar yokken)

Deniz Seviyesine göre azami

çalışma yüksekliği

4000 m

Azami Uçuş Süresi 16 dk. (Rüzgar yokken ve 20 km/sa. hızla giderken)

Azami havada sabit olarak asılı

kalma süresi

15 dk. (Rüzgar yokken)

Çalışma Sıcaklığı 0 °C ‒ 40 °C

Konumlandırma Sistemi GPS/GLONASS

Kablosuz Ağ İletim Gücü (EIRP) 2.4Ghz

FCC: 25 dbm; CE: 18 dbm; SRRC: 18 dbm

5.8Ghz

FCC: 27 dbm; CE: 14 dbm; SRRC: 27 dbm

Çalışma Frekans Aralığı 2400‒2485 MHz; 5725‒5825 MHz

Tablo 5.2: DJI SPARK Fly More Combo Uzaktan Kumanda Teknik Özellikleri

Özellikler

Çalışma Frekans Aralığı 2400‒2485 MHz; 5725‒5825 MHz

Azami İletim Mesafesi

(Açık alanda ve

elektromanyetik girişim

yokken)

2.4 Ghz

FCC: 2 km.; CE: 0.5 km.; SRRC: 0.5 km.

5.8 Ghz

FCC: 2km.; CE: 0.3 km.; SRRC: 1.2 km.

Çalışma Sıcaklığı 0 °C ‒ 40 °C

Batarya Kapasitesi 2970 mAh

Kablosuz Ağ İletim Gücü

(EIRP)

2.4Ghz

FCC: <=26 dbm; CE: <=18 dbm; SRRC: <=18 dbm

5.8Ghz

FCC: <=28 dbm; CE: <=14 dbm; SRRC: <=26 dbm

Çalışma Voltaj Aralığı 950 mA @ 3.7V

Saha testleri esnasında drone uzaktan kumanda vasıtasıyla test için belirlenen

yükseklik ve mesafeye getirilmiştir. Drone belirlenen noktaya ilerlerken DJI Go

51

Şekil 5.1: DJI GO 4.0 Uçuş Bilgi Ekranı ( (DJI GO 4.0 Application, 2019)

uygulamasından da telemetri bilgileri gözetlenip istenilen noktaya erişilip

erişilmediği kontrol edilmiştir. Uygulamada sunulan veriler GPS bazlı bir ölçüm

olduğu için doğruluk payı kabul edilebilir seviyededir. Üretici, konum hata oranını

yatayda azami 1.5 m, düşeyde ise azami 0.5 m olarak belirtmiştir (DJI Spark

Aircraft Specifications, 2019).

DJI Spark mekanik açıdan değerlendirildiğinde oldukça kompakt bir yapıya

sahiptir. Öyle ki 300 gr. ağırlığında oluşu onu aslında kolay taşınabilirliğinin

yanında seri hareket edebilme yeteneği de kazandırmıştır. 300 gr. olmasının tez

çalışması açısından ayrı bir önemi de şudur ki Sivil Havacılık Genel

Müdürlüğü’nün yayınlamış olduğu talimatnameye göre 500 gr. ve üzerindeki

İHA’lar için uçuş izni alınması ve ayrıca uçuşu yapacak kişinin de drone pilotluk

eğitimi almış olma zorunluluğu vardır (SHT Talimatnamesi, 2019). Seçilen drone

300 gr. ağırlığında olduğu için bu talimatnamenin kapsamı dışında kalmaktadır ve

uçuş izni, drone pilotluk belgesi almaya gerek kalmamaktadır.

Mekanik boyut ve kanat yapısı dikkate alındığında akıllı telefon ana kartının

drone üzerine yerleştirilebileceği tek bir yer vardır. Şekil 5.3’te “A” ile belirtilen

bölge ana kart ve onun beslemesi için kullanılacak Li-On batarya için en uygun

yerdir. Ayrıca harici antenlerin pozisyonlarının da aşağı yönlü şekilde olabilmesi

için yerleşiminin drone’un alt bölgesinde yapılmasının önemi büyüktür.

Yükseklik Mesafe Hız

Telemetri Bilgileri

52

Şekil 5.2: Akıllı Telefon ana kart ve bataryasının yerleşim yeri (Taslak Görünümü)

DJI Spark çoklu ortam (multimedia) odaklı bir drone olduğu için üzerine

taşımak için ekstra yük yüklemeye pek müsait değildir. Tez çalışması esnasında

yapılan denemeler neticesinde drone’un stabil şekilde kalkış ve iniş yapabilmesi

için harici uçuş yükünün (payload) 100 gr’yi geçmemesi gerektiği tecrübeyle

anlaşılmıştır. Ana kart, ana kart bataryası ve harici antenlerin toplam ağırlığı 56 gr.

dır. Bu yüzden eklenen bu harici yükler uçuş yapılmasına engel olmamıştır. Şekil

5.3’te drone ile birlikte ana kart, ana kart bataryası ve harici antenlerin yerleşimi

bulunabilir. Burada batarya, ana kart ve antenler için bir şase görevi görmekte ve

Şekil 5.3: Akıllı Telefon ana kart ve bataryasının yerleşim yeri (Gerçek Görünüm)

53

sistemin stabil şekilde uçuş esnasında kalmasını sağlamaktadır. Antenler ana kart

üzerine çift taraflı bant ile sabitlenmiş ve tüm komponentler drone gövdesine

plastik bir kelepçe yardımıyla tutturulmuştur.

5.2 Ana Kart

Sistem tasarımında kullanılan ana kart, Vestel Elektronik AŞ bünyesinde

tasarımında bizzat yer aldığım bir akıllı telefon ana kartıdır. RF ön uç tasarımı,

anten tasarımı, Wi-Fi ön uç tasarımı, hücresel sistemle ilgili operatör bazlı modem

ayarlarının konfigürasyonlarının belirlenmesi ve uygulatılması ana kartta üzerinde

çalışmış olduğum ana tasarım bloklarıdır. Tez çalışması kapsamı itibariyle bu

blokların tasarım aşamaları ve detaylarına girilmeyecektir. Fakat blok şema

üzerinden alınan ve iletilen sinyallerin kart üzerinde hangi bloklar üzerinden

yapıldığı anlatılacaktır. Ana kart, akıllı telefon yapısındaki bir mekanik içerisinde

çalışacak şekilde tasarlandığından, tez çalışmasında kullanılabilmesi için anten ile

ilgili kısımlarda değişiklikler yapılmıştır. Bu kısımlara anten ile ilgili detayların

anlatıldığı Bölüm 5.5’te değinilmiştir.

5.2.1 Ana Kart Teknik Özellikleri

Ana kart, temel bant (Base Band) ve RF (Radyo frekansı) olmak üzere iki ana

gruptan oluşmaktadır. Temel bant grubu içerisinde İşlemci birimi, dc-dc çeviriciler,

güç yönetimi entegre devreleri (Power Management Integrated Circuits, PMIC), ses

ile ilgili bloklar, kamera ve sensörler, RAM ve ROM birimleri ve giriş-çıkış ara

birimleri yer almaktadır. RF grubu içerisinde ise Alıcı-Verici (Transceiver) tüm

devresi, Çoklu mod çoklu bant güç yükselteç (Multi mode multi band power

amplifier, PA)tüm devreleri, anten anahtarlama tüm devreleri (Antenna switch

modüle, ASM), çiftleyici süzgeçler (duplexer), yönlü kuplör (directional coupler),

alçak geçiren süzgeçler, düşük güç yükselteçleri (Low Noise Amplifier, LNA) yer

almaktadır. Karta ait temel bilgiler ve desteklenen band kombinasyonları Tablo

5.3’te verilmiştir.

Şekil 5.4’te ise ana karta ait RF Ön Uç blok diyagramı paylaşılmıştır. Tez

çalışması kapsamında bu blokta yer alan İkincil antene ait bloklar, GPS anteni ve

Wi-Fi 5Ghz’e ait bloklar devre dışı bırakılmıştır. Tasarımda sadece ana antene ait

54

Tablo 5.3: Ana Kart Donanım Özellikleri

Donanım Özellikleri

Temel

Özellikler

İşlemci Qualcomm MSM 8940

İşlemci Hızı 1.4Ghz

İşlemci Çekirdek Sayısı 8

Grafik İşlemci Birimi Adreno 505

RAM 4 GB LPDDR3

ROM 64 GB

Bağlantı

Özellikleri

2G GSM Frekans Bandları 850/900/1800/1900

3G UMTS Frekans

Bandları

B8 (900) / B1 (2100) / B5 (850)

/B2 (1900)

İletim Hızları 42 Mbps (Aşağı Yönlü İletim)

(HSDPA)

5,76 Mbps (Yukarı Yönlü İletim)

(HSUPA)

LTE LTE Frekans Bandları B20 (800) / B8 (900) / B3 (1800)

/B1 (2100)/B7 (2600)

LTE Aşağı Yönlü

İletim (DL) Taşıyıcı

Birleştirme (CA) Band

Konfigürasyonları

B1+B20, B3+B7, B3+B20,

B7+B20, B3+B3, B7+B7 (Band

içi taşıyı birleştirme)

İletim Hızları

(Kategori 6)

300 Mbps (Aşağı Yönlü İletim)

50 Mbps (Yukarı Yönlü İletim)

WIFI Desteklenen

teknolojiler

802.11 a / b /g /n

bloklar ve Wifi 2.4 Ghz’e ait bloklar aktif olarak çalışmaktadır. Burada yer alan

komponentlerin yaptığı işler kısaca şu şekildedir:

Yönlü Kuplör: Yönlü kuplör, cihaz GSM bandında çalışırken iletilen gücün

istenilen seviyede olup olmadığının kontrolü için kullanılmaktadır. İletim esnasında

26 dbm seviyelerinde zayıflatılmış sinyali geri besleme olarak Alıcı-Verici

tümdevresine gönderir. Burada istenilen güç seviyesi ile anlık basılan güç seviyesi

karşılaştırılır ve hata oranına bağlı olarak iletilen gücün kazanç değeri değiştirilir.

Çiftleyici Süzgeç: Çiftleyici süzgeçler kesim frekansları iletim yapılan bandın alma

ve gönderme frekansları olacak şekilde iki ayrı band geçiren süzgeçten oluşan pasif

devre elemanıdır. Ana kart üzerinde harici olarak Band 7 (2600 MHz) için çiftleyici

süzgeç bulunmaktadır. Diğer bandlara ait çiftleyici süzgeçler anten anahtarlama

modülü içerisinde yer almaktadır. Bu şekildeki bir tasarım baskı devre üzerinde yer

kazanılmasını sağlamıştır.

55

Birleştirici Süzgeç (Diplexer): Bu süzgeç kart üzerindeki iki ayrı frekans bölgesini

birleştirerek tek bir çıkış veren pasif bir devre elemanıdır. Kartta kullanım sebebi

ise Taşıyı Birleştirme işlemi için anten anahtarlama modülünden çıkan iki ayrı

frekans bandındaki sinyalleri tek bir hatta birleştirerek farklı frekanslardaki

sinyaller için tek bir anten kullanılabilmesine olanak tanır.

Anten Anahtarlama Modülü (Antenna Switch Module, ASM): Ana kart için

kullanılan anten geniş bir band aralığında tasarlandığı için alınan veya gönderilen

sinyallerin güç yükselteci veya Alıcı-Verici tüm devresinin ilgili portlarına

iletilmesi görevini üstlenir. Ayrıca içerisinde yeralan çiftleyici süzgeçler ile geniş

bandta alınan sinyalden sadece ilgili banda ait sinyallerin süzülmesi görevini de

üstlenir. Burada Tx portları iletim, Rx portları alış yönünde için kullanılmaktadır.

Şekil 5.4: Ana kart RF Ön Uç Tasarım Blok Diyagramı (Değiştirilmemiş Hali)

Bu sebepledir ki güç yükseltecinden çıkan sinyaller modül içerisindeki çiftleyici

süzgeçlerin Tx portuna, çiftleyici süzgeçlerin Rx portundan çıkan sinyaller ise

Alıcı-Verici tümdevresine bağlanmıştır. Ana kart LTE Kategori-6 desteği sağladığı

için ASM içerisinde Tablo 5.3’te paylaşılan taşıyıcı birleştirme (Carrier

Aggregation, CA) kombinasyonlarına göre bazı özel süzgeçler de kullanılmıştır.

Örneğin ana kart LTE kategori-6 gereği normal çalışma modunda LTE Band 3 ve

56

LTE Band 7’den alış yönünde aynı anda iletim yapabilir. Bu durum için ASM

içerisinde ana hattan gelen sinyal alçak (AGS) ve yüksek (YGS) geçiren iki ayrı

süzgeçten geçirilerek, AGS’den geçen sinyal ASM içerisindeki Band 3 çifltleyi

süzgecine, YGS’den geçen sinyal ise harici olarak baskı devre üzerinde yer alan

çiftleyici süzgecinden geçmektedir.

Tez çalışma konusu ile doğrudan ilgili olmadığı için CA konusu ayrı bir

başlık altında incelenmeyecek, fakat genel hatlarıyla bilgi vermek gerekirse, CA,

LTE Advanced (4.5G) ile birlikte kullanılmaya başlayan temelinde birden fazla

taşıyıcıya bağlanılarak band genişliğini dolayısıyla veri iletim hızını arttırmayı

amaçlayan bir tekniktir. Bu teknikte LTE teorik sınırı sebebiyle bir cihaz azami 5

taşıyıcıya bağlanabilmekte ve azami 100 MHz’lik band genişliğine

ulaşabilmektedir. CA, farklı bandlar arasında (inter band CA) yapılabileceği gibi

aynı bandlar arasında (intra band CA) da yapılabilir. Aynı bandlar arasındaki CA

de ikiye ayrılıp birinde ilgili bandın komşuluk olmayan iki taşıyıcı frekansını

birleştirilebilirken (intra band non-contiguous CA) diğerinde komşu iki kanal

birleştirilerek (intra band contiguous CA) band genişliği arttırılır. Tez çalışmasında

kullanılan ana kart aynı anda 2 taşıyıcıya bağlanabilmekte ve Tablo 5.3’te belirtilen

band kombinasyonları dahilinde aşağı yönlü iletimde 300 Mbps’ye varan hıza

ulaşabilmektedir. Ana kartta yukarı yönlü iletimde CA desteklenmemektedir.

Çoklu mod Çoklu Band Güç Yükselteçleri (MMMB PA): MMMB PA’ler GSM,

UMTS ve LTE teknolojilerinde Alıcı-Verici tümdevresinden gelen sinyalin 3GPP

spekleri dahilinde kuvvetlendirilmesi amacıyla kullanılan tüm devredir. 3GPP’ye

göre UMTS ve LTE (Güç Sınıfı Kategori 3) için nominal iletim gücü 23 dbm’dir.

Bu güç değeri azami 25 dbm, asgari ise 21 dbm olmalıdır. GSM için bu güç

değerleri frekans bazında farklılık göstermektedir. Düşük frekanslı GSM bandları

(GSM 850 ve GSM 900) (Güç Sınıfı Kategori 4) için nominal iletim gücü 33 dbm

iken azami 35 dbm, asgari 31 dbm olabilmektedir. Yüksek frekanslı GSM bandları

(GSM 1800 ve GSM 1900) (Güç Sınıfı Kategori 1) içinse nominal iletim gücü 30

dbm iken azami 32 dbm, asgari ise 28 dbm olabilmektedir.

Alıcı-Verici Tümdevresi (Transceiver IC): Alıcı-Verici tümdevresi, iletim

yönünde işlemcinin modem kısmından base band frekansında modüle edilmiş

sinyali içerisindeki mikser devreleri vasıtasıyla aktif iletim yapılan bandın taşıyıcı

57

frekansına bindirerek ilgili bandın portundan MMMB PA’ya aktarır. Alış yönünde

ise aktif kullanılan bandın Rx portundan gelen RF sinyalini, base band sinyaline

dönüştürür ve modeme demodülasyon için yönlendirir.

Wi-Fi modem: Basit anlamda 2.4 Ghz ve 5Ghz frekans bandlarında IEEE 802.11

a/b/g/n standartlarıyla uyumlu çalışabilen, wifi ile ilgili modülasyon ve

demodülasyon işlemlerinden sorumlu bir tümdevredir. Tez çalışması kapsamında

5Ghz lik blok kullanılmayacak olup kablosuz ağ yayını 2.4Ghz frekans bandı

üzerinden yapılacaktır.

5.2.2 Ana Kartta Yapılan Değişiklikler

Tez kapsamında yapılacak olan çalışmaya uyum sağlaması amacıyla ana kartta bazı

değişiklikler yapılmıştır. Yapılan değişiklikler şu şekildedir:

- Harici Wi-Fi anteni, koaksiyel kablosu Wi-Fi anten çıkış konnektörüne

uyumlu olmadığı için buradaki konnektör sökülerek kablo buraya lehim

vasıtasıyla bağlanmıştır.

- Ana anten bağlantı konnektörüne özelleştirilmiş geniş band PCB anten

koaksiyel kablo ile bağlanmıştır.

- İkincil anten hattı açık devre olacak şekilde bırakılmıştır.

- GPS anten hattı da açık devre olacak şekilde bırakılmıştır.

Şekil 5.5: Ana kart RF Ön Uç Tasarım Blok Diyagramı (Değiştirilmiş Hali)

58

Yukarıdaki maddelerde yapılan değişiklikler sonrası oluşan ana kart blok şeması

Şekil 5.5’te verilmiştir

Aynı şekilde yeni Wi-Fi blok diyagramı da Şekil 5.6’daki gibidir. Burada 5

Ghz Wi-Fi ile ilgili bloklar iptal edilmiştir..

Şekil 5.6: Ana kart RF Ön Uç Tasarım Blok Diyagramı (Değiştirilmiş Hali)

Ana kartta bileşenlere ait görseller Şekil 5.7 ve Şekil 5.8’de paylaşılmıştır.

Şekil 5.7: Ana kart Üstten Görünüm

Şekil 5.7’de metal olan kısımlar elektromanyetik girişimlerin oluşmasını

engellemek için konulmış metal kalkanlardır. Bu metal plakalar kartın toprak

noktasına bağlıdırlar. Bu şekilde istenmeyen gürültüler toprağa akıtılarak

sönümlenmiş olur. Şekil 5.8’de ana anten konnektörü mevcuttur bu konnektör Şekil

5.5’teki blok şemada Ana Anten bağlantı noktasına karşılık gelmektedir. Yine aynı

59

şekilde Şekil 5.6’daki blok şemada Wi-Fi Anten bağlantı noktası olarak gösterilen

kısım Şekil 5.7’de Wi-Fi Anten Bağlantı noktasına karşılık gelmektedir.

Şekil 5.8: Ana kart Alttan Görünüm

Şekil 5.8’de Sim kart konnektör yuvasına test senaryosu bazında belirtilen

sim kartlar takılarak ana kartın hücresel ağa erişimi sağlanmıştır. Ana kart bu

şekilde kablosuz ağ yayını için varsayılan ağ geçidi olarak hücresel ağı

kullanmaktadır.

5.3 Test Cihazları

Sistemde test amacıyla 2 adet akıllı telefon kullanılmıştır. Bu akıllı telefonlar

Qualcomm MSM8917 işlemcisi tabanlı LTE Kategori-4 (Cat4) hücresel ağ

modemine sahiptirler. Donanım özellikleri ise Tablo 5.4’te paylaşılmıştır. Bu

cihazlar drone üzerinde bulunan ana kartın oluşturmuş olduğu kablosuz erişim

noktasına bağlanarak detayları Bölüm 6’da anlatılan test senaryolarında

arama/aranma işlemleri için kullanılmıştır.

60

Tablo 5.4: Test Telefonları Donanım Özellikleri

Donanım Özellikleri

Temel

Özellikler

İşlemci Qualcomm MSM 8917

İşlemci Hızı 1.4Ghz

İşlemci Çekirdek Sayısı 4

Grafik İşlemci Birimi Adreno 308

RAM 2 GB LPDDR3

ROM 16 GB

Bağlantı

Özellikleri

2G GSM Frekans Bandları 850/900/1800/1900

3G UMTS Frekans

Bandları

B8 (900) / B1 (2100)

İletim Hızları 42 Mbps (Aşağı Yönlü İletim)

(HSDPA)

5,76 Mbps (Yukarı Yönlü İletim)

(HSUPA)

LTE LTE Frekans Bandları B20 (800) / B8 (900) / B3 (1800)

/B1 (2100)/B7 (2600)

İletim Hızları

(Kategori 4)

150 Mbps (Aşağı Yönlü İletim)

50 Mbps (Yukarı Yönlü İletim)

WIFI Desteklenen

teknolojiler

802.11 b /g /n

5.4 Li-on Batarya

Sistem üzerinde iki adet Li-On batarya mevcuttur. Biri ana kartın beslemesi

diğeri de drone’un beslemesi için kullanılmaktadır. Drone üzerindeki batarya 11.4

V -1480 mAh lik bir kapasiteye sahiptir ve tam şarj olduğunda drone ile yaklaşık

olarak 15 dk.’lık bir uçuş yapılabilmektedir. Uçuş süresi hava koşulları, drone’un

kalkış ağırlığı, bataryaların durumuna bağlı olarak değişkenlik gösterebilmektedir.

Buna karşılık ana kart bataryası 3.85 V – 3050 mAh’lik bir kapasiteye sahiptir.

Normal çalışma koşullarında tam şarjlı bir batarya ana kartı 24 saati aşkın bir süre

besleyebilmektedir. Fakat kablosuz ağ erişim noktasının çalışması ve de eğer veri

trafiği yoğun ise bu süre 9-10 saatlere kadar düşmektedir. Ana kart bataryası, ana

kart Esnek Baskı Devre (Flexible Circuit Board, FPC) kablosu ile ana karta

bağlanmaktadır. Şekil 5.3’te batarya bağlantısında kullanılan FPC kablo

görülebilir.

5.5 Harici Antenler

Ana kart üzerinde hem hücresel hem de kablosuz ağın çalışabilmesi için iki

adet harici PCB anten kullanılmıştır. Bu PCB antenler ana karta uyumlu olmadığı

61

için öncelikle koaksiyel anten kabloları değiştirilmiştir. Şekil 5.7’deki görselde

gösterildiği gibi de ana karta bağlantı noktalarından bağlanmışlardır.

Antenlerin ana karttaki performanslarını gözlemlemek için öncelikle antenin

dönüş kaybı (Return Loss, RL) Network Analizör üzerinde ölçümlenmiştir. Genel

bir kabul olarak bir antenin kullanılabilmesi için RL’in -6 dbm ve aşağısında olması

beklenir. Şekil 5.9’da görüleceği üzere ana antenin RL’değerleri -12 dbm

seviyelerinde iken Şekil 5.10’da wi-fi antenin RL değerleri de -10 dbm ile -13 dbm

arasında değişmektedir. Bu sonuçlara göre yayılan elektromanyetik dalgaların %5

ile %10 arasında kayba uğrayacağı anlaşılmaktadır. Antenlerin sistemin bütünü ile

birlikte aktif olarak performanslarının ölçülmesi için Tam Yansımasız Odada (Full

Anechoic Chamber,FAC) bir dizi aktif ölçüm gerçekleştirilmiştir. Aktif ölçüm

cihazın normal çalışma modunda FAC içerisinde oluşturulan hücresel ağa veya

kablosuz ağa bağlanıp toplam yayılan güç (Total Radiated Power, TRP) ve toplam

izotropik hassasiyet (Total Isotropic Sensitivity, TIS) değerlerinin

ölçümlenmesidir. Buradan elde edilecek sonuçlar da sistemin genel performansını

etki edecek en önemli faktörlerdendir.

Şekil 5.9: Ana Anten Dönüş Kaybı (RL)

62

Şekil 5.10: Wi-Fi Anten Dönüş Kaybı (RL)

5.5.1 Toplam Yayılan Güç (Total Radiated Power, TRP)

TRP genel olarak Şekil 5.11’da paylaşılan bir düzenek ile ölçümlenmektedir.

Şekil 5.11:TRP Ölçüm Düzeneği (Foegelle M.D:, 2005)

Burada Trafik üreticisi (Traffic Generator) tarafından, kulanılan teknolojiye bağlı

olarak hücresel ağ veya kablosuz ağ üretilir. Üretilen bu ağ iletim hatları vasıtasıyla

Çift Polarizeli ölçüm antenine kadar gelir. Ölçüm anteni bir asansör vasıtasıyla 0

ve 180° lik açılar yapacak şekilde pozisyon değiştirir. Aynı şekilde test edilen

cihazın bulunduğu döner masa da 360° döndürülerek bir küre elde edilir. Her bir

açıda etkin isotropic yayılım gücü (Effective Isotropic Radiated Power, EIRP)

CalibratedMeasurement Paths

(One for each polarization)

TrafficGenerator

Directional Coupler

CalibratedReceiver

Communication Path

Variable Attenuator

Fully Anechoic Chamber

DUT

Positioner

Dual PolarizedMeasurement

Antenna

PolarizationControl

(RF Switch)

63

ölçümlenir ve bunlar daha sonra Denklem 5.1’de (Antenna Theory,ET:17.07.2019)

)yerine konularak TRP hesaplanır.

𝑇𝑅𝑃 =1

4𝛱∫ ∫ 𝐸𝐼𝑅𝑃(𝛳, 𝜑)𝑆𝑖𝑛(𝛳)𝑑𝛳𝑑𝜑

𝛱

0

2𝛱

0

(5.1)

5.5.2 Toplam İsotropik Hassasiyet (Total İsotropic Sensitivity, TIS)

TIS genel olarak Şekil 5.12’da (Foegelle M.D., 2005) gösterilen bir ölçüm

düzeneği ile ölçümlenmektedir.

Şekil 5.12: TIS Ölçüm Düzeneği (Foegelle M.D:, 2005)

Burada kalibre edilmiş paket üreticisi kullanılan teknolojiye (Hücresel Ağ

veya Kablosuz Ağ) bağlı olarak test amaçlı sinyaller üretir.Üretilen bu sinyal çeşitli

ara elemanlardan geçirilerek çift kutuplu ölçüm antenine iletilir. Burada TRP

ölçümünde olduğu gibi çift kutuplu anten 0° ile 180° arasında hareket eden bir

asansör vasıtasıyla hareket ettirilir. Aynı şekilde test edilen cihazın bulunduğu

döner masada 0° ile 360° arasında döner. Her bir noktada etkin isotropic hassasiyet

(Effective Isotropic Sensitivity, EIS) ölçümlenir ve Denklem 5.2 de yerine

konularak TIS hesaplanmış olur.

𝑇𝐼𝑆 =4𝛱

∫ ∫ [1

𝐸𝐼𝑆𝛳 (𝛳1,𝜑1)+

1

𝐸𝐼𝑆𝜑 (𝛳1,𝜑1)] 𝑆𝑖𝑛(𝛳1)𝑑𝛳1𝑑𝜑1

𝛱

0

2𝛱

0

(5.2)

5.5.3 Aktif Ölçüm Sonuçları

Cihazın aktif ölçümleri tam yansımasız odada (Full Anechoic Chamber, FAC)

gerçekleştirilmiştir. Burada tasarlanan sistem döner masanın üzerine Şekil 5.15te

gösterildiği şekilde yerleştirilmiştir. Sonrasında cihaza test sim kartı takılarak test

CalibratedPacket

Generator

Directional Coupler

ACKCounter Low-Loss

ACK Detection Path

Variable Attenuator

CalibratedMeasurement Paths

(One for each polarization)

Fully Anechoic Chamber

DUT

Positioner

Dual PolarizedMeasurement

Antenna

PolarizationControl

(RF Switch)

64

odasının içerisinde hücresel ağa bağlanması sağlanmıştır. Akabinde de TRP ve TIS

ölçümleri hücresel sistem için LTE B1 (2100 MHz), LTE B3 (1800 MHz) ve LTE

B8 (900 MHz)’de gerçekleştirilmiştir.

Şekil 5.13:FAC TRP/TIS Ölçüm Düzeneği

Bu frekanslarda gerçekleştirilmesinin sebebi ise kullanılan harici antenin bu

bandları destekleyecek şekilde tasarlanmış olmasıdır. TRP ve TIS sonuçları normal

bir telefon tasarımı için GSMA’in yayınlamış olduğu TS24-3 referans dökümanına

göre değerlendirilmektedir. Fakat bu sistem drone üzerindeyken hücresel sisteme

bağlandığı için yükseklik arttıkça sinyal gürültü oranı artacak ve drone yer

seviyesine göre daha fazla baz istasyonu sinyalini alacaktır. Bu nedenle TS24-3’te

belirtilen TRP, TIS değerlerini sağlayan yüksek verimli bir hücresel anten

kullanılması durumunda şehir merkezine yakın noktalarda drone üzerindeki ana

kart sürekli bir hücreden diğerine HO yapmak durumunda kalabilir. Bu da

65

performansı olumsuz yönde etkileyerek paket hata oranları ya da bu tez çalışması

özelinde drone kablosuz ağına bağlı olan cihazların yapmış olduğu VoWifi

aramalarda seste kesilme problemlerine yol açabilmektedir. Tablo 5.5’te GSMA

TS24-3’te bahsedilen TRP/TIS sonuçları bulunabilir

Tablo 5.5: GSMA Operatör Kabul Performance Değerleri (TRP/TIS)

LTE Frekans Bandı GSMA Operatör TRP Kabul

Değerleri (dbm)

(Serbest Uzay)

GSMA Operatör TIS Kabul Değerleri

(dbm)

(Serbest Uzay)

Band1 (2100MHz) 18.5 -94

Band3 (1800MHz) 18.5 -94

Band8 (900MHz) 18 -93.5

Aynı şekilde Tablo 5.6’da tasarlanan sisteme ait hücresel antenin sonuçları

bulunabilir. Burada GSMA tarafından paylaşılan değerler akıllı telefon kullanımı

gözetilerek belirlendiği için sisteme ait TRP/TIS sonuçlarının drone üzerindeki

kullanımda bir problem yaratmayacağı testler sonucunda da gözlemlenmiştir.

Sistemin asıl çalışma performansını kablosuz ağın performansı belirleyeceğinden

Tablo 5.7’deki ana karta ait TRP/TIS sonuçları, Tablo 5.8’deki MT cihazın

802.11g’deki etkin isotropik HassasiyetEIS (Effective Isotropic Sensitivity,EIS)

sonuçları ve Denklem 5.3’teki (Erceg V et al., 2001) serbest uzay yol kaybı göz

önünde bulundurulduğunda, Denklem 5.4’ten drone ve MT arasındaki açıya bağlı

olarak kapsama alanları elde edilebilmektedir (bknz. Tablo5.9). Denklem 5.3’teki

serbest uzay yol kaybında, Cost 231 Walfisch-Ikegami modeli baz alınmıştır.

𝐹𝑆𝑃𝐿 = 32.4 + 20 log (𝑅𝑎𝑛𝑔𝑒

𝑘𝑚) + 20 log (

𝑓

𝑀ℎ𝑧) − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟 (5.3)

Bu denklemde Range, kablosuz yayın yapan verici anten ile kablosuz yayını

alan alıcı anten arasındaki uzaklığın kilometre cinsinden değeridir. f ise yayın

yapılan frekansın MHz cinsinden değeridir. Testlerde 802.11 g kanal 6 kullanıldığı

için f, 2442 MHz olarak alınmıştır. Gt, yayın yapan antenin anten kazancı ki bu 0.7

dbi olarak alınmıştır. Gr ise yayını alan antenin kazancıdır bu da 0.04 dbi olarak

alınmıştır.

𝑅𝑎𝑛𝑔𝑒 = 1000 ∗ (10 (𝑃𝑡−32.4−20 log(2442)+0.7+0.04−𝐸𝐼𝑆 (𝛳,𝜑))/20) (5.4)

66

Bu denklemde Pt, drone üzerinden kablosuz yayın yapan ana karta ait iletim

gücüdür. 802.11 g’yi baz aldığımızda Tablo 5.7’den Pt= TRP802.11g=14.8 dbm

olarak alınmıştır. EIS (ϴ,φ) ise Tablo 5.8’de paylaşılan EIS değerlerinin teta ve phi

açılarındaki değerini temsil etmektedir. Range, Denklem 5.3’ten elde edildiği için

buradaki birimi kilometredir. Sonucu metre cinsinden elde etmek için Denklem

5.4’te ortaya çıkan sonuç 1000 ile çarpılmış ve Range metre cinsinden elde

edilmiştir.

Tablo 5.6: Tasarlanan Sisteme Ait Hücresel Sistem FAC Serbest Uzay TRP/TIS Sonuçları

LTE 900 (Band 8) 1800 (Band 3) 2100 (Band 1)

Kanal TRP (dBm) TIS (dBm) TRP (dBm) TIS (dBm) TRP (dBm) TIS (dBm)

Düşük 17,98 -80,26 15,05 -83,58 15,98 -89,82

Orta 17,53 -79,5 15,35 -83,38 18,55 -88,67

Yüksek 14,47 -80,72 12,78 -84,72 15,02 -88,36

Ortalama 16,66 -80,16 14,39 -83,89 17,18 -88,95

Tablo 5.7: Tasarlanan Sisteme Ait Ana Kart Kablosuz Ağ FAC Serbest Uzay TRP/TIS

Sonuçları

WLAN Hotspot

2.4GHz 11b_11Mbps 11g_6Mbps 11g_54Mbps 11n_6.5Mbps 11n_65Mbps

Channel TRP (dBm) TIS (dBm) TRP (dBm) TIS (dBm) TRP (dBm) TIS (dBm)

Ch_6 17,24 -79,25 14,84 -63,02 15,86 -61,16

Tablo 5.8: MT cihaza ait 802.11g EIS Sonuçları

Teta Phi: 0° Phi:45° Phi:90° Phi:135°

EIS (dbm) EIS (dbm) EIS (dbm) EIS (dbm)

0° -62,71 -69,2 -65,55 -66,75

45° -62,71 -68,36 -68,85 -68,59

90° -62,71 -63,11 -66,38 -70,5

135° -62,71 -56,42 -61,88 -66,38

180° -62,71 -55,18 -57,76 -65,23

225° -62,71 -53,4 -59,25 -67,27

270° -62,71 -66,15 -68,59 -70,93

315° -62,71 -68,15 -59,75 -69,72

360° -62,71 -69,2 -65,55 -66,75

67

Tablo 5.9: MT cihaza ait 802.11g Teorik Kapsama Mesafeleri

Teta Phi: 0° Phi:45° Phi:90° Phi:135°

Erim (m) Erim (m) Erim (m) Erim (m)

0° 71,70 151,36 99,43 114,16

45° 71,70 137,40 145,38 141,09

90° 71,70 75,08 109,40 175,79

135° 71,70 34,75 65,16 109,40

180° 71,70 30,13 40,55 95,83

225° 71,70 24,55 48,14 121,20

270° 71,70 106,54 141,09 184,71

315° 71,70 134,12 50,99 160,69

360° 71,70 151,36 99,43 114,16

Teta ve Phi’nin test odasındaki konumları Şekil 5.14’te verilmiştir.

Şekil 5.14:Theta/Phi Açılarının FAC’de belirttiği konumlar

68

Buradaki sonuçlara bakıldığında bazı açılarda 100 m’yi aşkın bir mesafeye

yayın yapabilmenin mümkün olduğu saptanmıştır. Tablo 5.9’da bazı açılarda,

örneğin (ϴ=180°, φ=45°), yayın yapılan mesafe 34 m olarak görülebilir. Fakat

Testler esnasında ϴ daima 0° ile 90° arasında tutulmuştur. Sonuç itibariyle,FAC’de

yapılan aktif TRP ve TIS ölçümlerine bağlı olarak elde edilen teorik sonuçlara göre

yayın yapılalabilecek minimum mesafe 71.7m, maksimum ise 175.8m olarak

saptanmıştır. Bu sebeple de testler esnasında ele alınan yükseklik ve mesafeler bu

teorik çıkarım gözetilerek belirlenmiştir.

69

6 SAHA TESTİ VE ELE ALINAN SENARYOLAR

Bu bölüm içerisinde tasarlanan sistemin test edilmesi ve ele alınan senaryolar

ile ilgili bilgileri bulabilirsiniz.

6.1 Test Alanı

Tasarlanan sistemin etkin bir şekilde test edilmesi için açık bir alan tercih

edilmiştir. Bina, yüksek gerilim hattı gibi engellerin olmaması, elektromanyetik

sinyallerin yansıma ve girişim sonucu bozulma olasılıklarını en aza indirmek için

kritiktir. Bu hususta Ege Üniversitesi Stadyumu hem uçuş güvenliği açısından hem

de drone üzerinden yayın yapan kablosuz erişim noktasının etkili şekilde yayın

yapabilmesi için uygun bir yerdir. Test alanınını gösteren görsel Şekil 6.1’de

paylaşılmıştır.

Şekil 6.1: Test Alanı

6.2 Test Senaryoları

Tasarlanan sistemin testlerinde 3GPP TS.43-v2.0-1’de tanımlanan ağ erişim

yetki tablosu baz alımıştır. Bu tabloya (bknz. Tablo 6.1) göre Ağ Erişim Yetki

değeri 3 ve 4’e göre iki senaryo özelinde drone Wi-Fi erişim noktası üzerinden

Vowifi çağrılar gerçekleştirilmiştir. Ağ erişim yetki değeri 3 ise yapılacak olan

çağrı için öncelik olarak hücresel ağ tercih edilirken, yetki değeri 4 ise WLAN/Wi-

Fi ağlar çağrı için öncelikli olarak tercih edilmektedir. Senaryo anlatımına

geçmeden önce anlatım esnasında kullanılacak olan terimlerin ne ifade ettiğine

değinmekte fayda olacaktır.

70

Tablo 6.1: Access for Entitlement (3GPP TS.43-v2.0-1)

Access for Entitlement Value Description

0 any access type

1 3GPP accesses only

2 WLAN/Wi-Fi only

3 3GPP accesses preferred, WLAN/Wi-Fi as secondary

4 WLAN/Wi-Fi preferred, 3GPP accesses as secondary

5-255 not assigned

Kullanılacak olan terimler ve işlemler şunlardır:

Radio Access Technology (RAT): RAT, ya da ağ erişim teknolojisi telefonun o an

için bağlı bulunduğu erişim teknojisini tanımlamaktadır. Yani test esnasında

kullanılan cihaz GSM (2G), UMTS (3G), LTE (4G), WLAN olmak üzere 4 farklı

erişim teknolojisinden birine bağlı bulunabilir.

Online Mode (OLM): OLM ya da çevrim içi çalışma modu telefonun hücresel ağ

ve diğer tüm radyo ekipmanlarının aktif olduğu çalışma modudur. Bu modta telefon

sesli/görüntülü arama/aranma, veri alma/gönderme gibi temel iletişim ile ilgili tüm

fonksiyonları gerçekleştirebilmektedir.

Airplane Mode (APM): APM ya da uçak modu telefonda hücresel sisteme

bağlanmak için kullanılan tüm katmanların devre dışı bırakıldığı modtur. Cihaz bu

durumda iken hücresel ağa bağlanamaz fakat bulunulan bölgede eğer kablosuz

erişim mümkün ise kablosuz ağa bağlanabilir. Cihazın eğer VoWifi desteği varsa

bu modta iken kablosuz ağa bağlı olmak şartı ile sesli/görüntülü arama/aranma

gerçekleştirebilir. Aksi durumda sadece veri alma/gönderme yapabilir.

Handover (HO): Handover ya da hücreler arası geçiş, bir mobil cihazın herhangi

bir an itibariyle hizmet aldığı baz istasyondan sinyal seviyesinin azalması ve/veya

ağ trafiğinin yoğun olması gibi çeşitli sebeplerden dolayı farklı bir kanal veya

hücreye geçiş işlemine denmektedir.

Source Radio Access Technology (SRAT): SRAT, telefonun herhangi bir an

itibariyle bağlı olduğu radyo erişim teknolojisi anlamına gelmektedir. Bu terim

genellikle HO işlemlerinde cihazın RAT’lar arasında seçim için kontrol ettiği

parametredir.

71

Target Radio Access Technology (TRAT): TRAT, telefonun herhangi bir an

itibariyle HO işlemi ile geçiş yapabileceği potansiyel ağ erişim teknolojisini temsil

etmektedir. TRAT, belli bir anda birden fazla olabilir. Bu sebeple olası HO

işleminde hangisine geçiş yapılacağı TRAT’ın teknolojisine (WLAN, LTE, UMTS,

GSM), sinyal seviyesine, kullanılan mobil operatöre (Örneğin, Vodafone, Turkcell,

Turk Telekom) göre değişkenlik gösterebilir.

Mobile Originating (MO): MO terimi senaryo anlatımı esnasında çağrıyı yapan

taraf olarak telaffuz edilecektir. Tüm çağrılar MO tarafından ağa erişim yetkisine

bağlı olarak bulunulan ağ erişim teknolojisi (RAT) üzerinden yapılmaktadır.

Mobile Terminating (MT): MT terimi senaryo bazında yapılan çağrılarda MO

tarafından yapılan çağrıyı alan taraftır. Yani aranan (çağrı yapılan) cihaz anlamına

gelmektedir. MT cihaz, çağrıyı yine ağa erişim yetkisine bağlı olarak o an bağlı

olduğu radyo erişim teknolojisi (GSM, UMTS, LTE, WLAN) üzerinden alacaktır.

Ana Kart (MB): MB drone üzerine yerleştirilmiş olunan ana karttır. Kablosuz

erişim noktası oluşturarak MO ve MT cihazlarının VoWifi üzerinden konuşma

yapmalarına imkan tanır.

Ses Aktarım Kablosu: Ses aktarım kablosu bilgisayardan oynatılan test ses

verisini arama esnasında MO cihazının kulaklık girişine aktarabilmek için

kullanılır. Kablo 3.5 mm’lik standart bir ses aktarım kablosudur. Konnektör üç

boğumlu olup mikrofon girişine bilgisayardan çıkan sağ ses çıkışı bağlanarak

MO’nun bilgisayardan aldığı sesi MT’ye aktarması sağlanır.

Wi-Fi Tercihli Mod (WTM): Wi-Fi çağrı için kullanılacak olan RAT önceliği

WLANLTEUMTSGSM olan çağrı arama modudur. Bu modta MO ve MT

cihazlar eğer kablosuz ağa bağlı iseler IMS katmanına kayıt işlemleri için aşağıdaki

adımları takip ederler ve bu aşamalardan sonra Wi-Fi üzerinden sesli arama

yapmaya hazır hale gelirler:

1- Cihazların Veri Alt sistemleri (Data Subsystem, DS) Wi-Fi’ın RAT olarak

kullanılabilir olup olmadığını denetler.

2- Eğer kullanılabilir ise DS bu cihazın IMS katmanına bu bilgiyi iletir.

72

3- Sonrasında Wi-Fi üzerinden arama ve ağ ile ilgili öncelikler kontrol edilir.

Cihazlar WTM olarak ayarlı olduğundan kayıt olunacak RAT seçiminde bu

öncelikler dikkate alınarak seçim yapılır.

4- Akabinde Cihaz Taşınabilirlik Katmanı (Device Portability Layer, DPL)

tüm IMS üzerinden işlem yapan birimleri (Kayıt Yöneticisi, Modem

Konfigürasyon Yöneticisi, Qualcom IP arama katmanı vb.) hangi RAT için

kayıt yapılacağı ile ilgili bilgilendirir.

5- Kayıt Yöneticisi, seçilen RAT üzerinden IMS katmanına kayıt işlemi

yapılıp yapılmayacağına karar verir.

6- DPL de bu arada Wi-Fi sinyal kalitesini raporlar ve bunu baz alarak da

WLAN üzerinden IMS kayıt işleminin yapılıp yapılamayacağını bildirir.

IMS katmanına kayıt işlemi ancak ve ancak Wi-Fi sinyal kalitesi belirlenen

eşik değerinin üzerindeyse yapılacaktır. Aksi durumda DPL, Wi-Fi sinyal

kalitesinin kötü olduğunu raporlayarak IMS katmanına kayıt işleminin

yapılmasını engeller. Wi-Fi sinyal kalitesinin iyi veya kötü olarak

değerlendirilmesi için kullanılan eşik değer -75 dbm olarak belirlenmiştir.

Yani herhangi bir kablosuz ağa bağlı olan cihaz eğer -75 dbm’den daha iyi

(örneğin -55 dbm) RSSI değeri ölçümlüyorsa DPL tarafından bu Wi-Fi

sinyal kalitesi iyi olarak yorumlanıp diğer katmanların bu duruma göre

hareket etmeleri sağlanmış olur.

7- Paket Veri Protokolü (Packet Data Protocol, PDP) aktif RAT WLAN olacak

şekilde işletilmeye başlanır. PDP, “ims” erişim noktası adı (Access Point

Name, APN) üzerinden veri alış/verişinin yapılabilmesini yönetmektedir.

8- RAT, WLAN olarak belirlendiği için bağlantının güvenli olabilmesi ve IMS

katmanının yer aldığı EPC’ye bağlantı sağlamak için ePDG tüneli kurulur.

9- En son olarak IMS katmanından, Kayıt Yöneticisi’ne PDP aktivasyonun

yapıldığı ve IP adresinin alındığını belirten bir bildirim gönderilir.

10- Bundan sonra Kayıt Yöneticisi, Vekil-Çağrı Yönetim Kontrol Fonksiyonu

(Proxy-Call Session Control Function, P-CSCF) adresinin IMS katmanına

kayıt işlemi için kullanılıp kullanılamayacağına karar verir.

11- Qualcomm IP üzerinden arama katmanı, Konfigürasyon Yöneticisi ve Kayıt

Yöneticisi’nden eklenecek olan özellik etiketlerine (Feature Tags) karar

vermek için bilgi alır. Bu özellik etiketleri Kısa Mesaj (SMS), Sesli

görüşme, Video Görüşmesi, Yapılandırılmamış Ek Hizmet Verileri

73

(Unstructered Supplementary Service Data, USSD) (Örneğin *06#, IMEI

Sorgulama gibi) olabilir.

12- Kayıt yöneticisi, kayıtla ilgili parametreleri alır. Burada operatör bazında

kayıt işlemlerinde farklılılar olabilmektedir. Bu sebeple cihazlarda

operatöre bağlı olarak uygun ayar setleri konfigüre edilmesi gerekmektedir.

Qualcomm tabanlı modemlerde dünya çapında birçok operatörün ayar

setleri mevcuttur. Eğer bir operatör için özel olarak bir ayar seti yok ise

3GPP IR.92’de tanımlanan ayar setleri baz alınarak kayıt işlemleri

gerçeklenir.

13- Oturum Başlatma Protokolü (Session Initiation Protocol, SIP) vasıtasıyla

Kullanıcı Veri Bloğu İletişim Protokolü (User Daragram Protocol, UDP) ve

İletim Kontrol Protokolü (Transmission Control Protocol, TCP) portları

açılır.

14- Toplanan veriler göz önünde bulundurularak bir Kayıt Paketi oluşturulur.

15- Oluşturulan Kayıt Paketi bağlı olunan hücresel ağa iletilir.

16- Hücresel ağ terminalden (MO ya da MT) aldığı bu kayıt paketini inceler ve

sonrasında talep edilen servisler içerisinden desteklemiş olduklarını seçer

ve bunları terminale bildirir. Sonrasında da kayıt işlemi tamamlanır.

17- Son olarak, Kayıt yöneticisi, ağdan gelen yanıta göre kullanılabilecek olan

servisleri ilgili olan tüm katmanlara iletir ve bilgilerin tüm katmanlarca

güncellenmesini sağlar.

Hücresel Ağ Tercihli Mod (HTM): HTM’de WTM’den farklı olarak sesli çağrılar

için öncelikli olarak hücresel ağ ön planda tutulmaktadır. Burada

LTEUMTSGSMWLAN şeklinde bir öncelik sıralaması mevcuttur. Yani

cihazın bulunduğu bölgede hücresel ağ mevcut ise cihaz hiçbir şekilde Wi-Fi ağ

üzerinden IMS katmanına kayıt işlemi gerçekleştirmez. Fakat herhangi bir sebeple

hücresel ağ kullanılamıyorsa ve de cihaz Wi-Fi ağa bağlı ise cihaz ancak o zaman

Wi-Fi üzerinden IMS katmanına kayıt işlemi gerçekleştirebilmektedir. Bu modta

cihaz eğer RAT olarak LTE’ye bağlı ise LTE üzerinden sesli görüşme (VoLTE)

yapabilmektedir. Nitekim testler esnasında bu modta yapılan aramaların neredeyse

tamamı LTE üzerinden yapılmıştır. IMS kayıt işlem basamakları ise şu şekildedir:

74

1- Öncelikle cihaz NAS’a (Non-Access Stratum) Attach kayıt isteğinde

bulunur ve bu isteği yaparken paket anahtarlamalı devre üzerinden yani IP

üzerinden arama veya aranma özelliğinin bulunduğunu bildirir. Buna

karşılık NAS da eğer bir problem yok ise varsayılan APN ile bağlantı

isteğini kabul eder.

2- Konfigürasyon Yöneticisi ve Veri Alt Sistemi, IP üzerinden arama/aranma

servisinin kullanıllanılabilir olduğu ile ilgili IMS DPL’i bilgilendirir.

Böylelikle IMS modülü tetiklenmiş olur.

3- DPL, tüm IMS ile ilgili işlem yapan katmanlara, servislere (Kayıt yöneticisi,

Qualcomm IP üzerinden arama katman vb.) yeni bir RAT’ın var olduğu

bilgisi verir.

4- İdare Yöneticisi (Policy Manager) ve Kayıt Yöneticisi, DPL’i APN’nin

kullanılabileceği hakkında bilgilendirir. Yani LTE üzerinden arama ve

aranma için kullanılacak olan APN’nin “ims” APN olduğu bildirilir.

Buradan sonraki adımlar WTM modun 10’ncu basamağından itibaren anlatılanlar

ile aynıdır. WTM ve HTM mod için yukarıda anlatılan IMS kayıt işlem basamakları

akış şeması halinde sırasıyla Şekil 6.2 ve Şekil 6.3’te verilmiştir.

Kayıt (Log) Alma: Testler esnasında ağ ile ilgili parametrelerin tespit edilmesi ve

test esnasında MO’dan MT’ye gönderilen test ses verisinin kayıtlarının alınabilmesi

için Qualcomm’un QXDM (Qualcomm Extensible Diagnostic Monitor) programı

vasıtasıyla loglar alınmıştır. QXDM, Qualcomm çipleri için tasarlanmış ve bu

çiplerin modem işlemcilerinden anlık olarak basılan kayıt izlerini (log print)

toplayan bir yazılım programıdır. GSM, WCDMA, LTE, WLAN gibi birçok radyo

erişim teknolojilerinin herbirinin ağ katmanlarına göre kayıt işlemi alabilmektedir.

Bünyesinde bununla ilgili log paketleri bulunmaktadır ve ilgili olunan log paketleri

seçilerek sadece ilgili teknoloji ve ağ katmanına ait veriler toplanmaktadır. Şekil

6.4’de genel olarak toplanabilecek log paket listesi paylaşılmıştır. Şekil 6.5’te de

LTE’ye ait seçilebilecek log paketleri bulunabilir. Bu kayıtlar özellikle bir hata ile

karşılaşıldığında sorunun neden kaynaklandığını tespit etmek için oldukça

kullanışlıdır. Bölüm 4’te de belirtildiği üzere tez kapsamında RSSI ile ilgili bilgiler

bu program kullanılarak elde edilmiştir. Program, USB bağlantısı üzerinden test

edilen cihazlara bağlantı kurmakta ve Qualcomm Tanılayıcı Port (Diagnostic Port)

75

Şekil 6.2: WTM Mod Ims Kayıt İşlemleri Akış Şeması

Şekil 6.3: HTM Mod Ims Kayıt İşlemleri Akış Şeması (10’ncu adım ve sonraki adımlar

WTM modta anlatıldığı şekilde gerçekleşmektedir)

76

ile de test edilen cihazlardan iletilen kayıt izleri bilgisayar tarafından

toplanmaktadır. Test cihazları ile QXDM üzerinde log alma işlemi başlatıldıktan

sonra, cihazlar yeniden başlatılır ve böylece açılış esnasında cihazın hücresel ağ

ve/veya Wi-Fi ağ ile yaptığı haberleşmeler, ağa kayıt işlemleri gibi birçok işlem de

kayıt altına alınmış olur. Test bittikten sonra log kayıt işlemi sonlandırılır ve

toplanan veriler kayıt edilir.

Şekil 6.4: Qualcomm QXDM Log Paket Listesi

Şekil 6.5: Qualcomm QXDM LTE Log Paket Listesi

77

6.2.1 Senaryo -1 (S1)

S1 kapsamında MO (Mobile Originating), HTM modta çalışmakta olup MT

(Mobile Terminating) ise hücresel ağın olmadığı durumu simüle edebilmek için

APM modta kablosuz ağa bağlı bir şekilde çalışmaktadır. S1’e ait test düzeni Şekil

6.6’da paylaşılmıştır. Burada APM modtaki cihazın IMS katmanına kayıt işlemleri

WTM modtakine benzer şekilde yapılmaktadır. HTM modtaki cihazın IMS

katmanına kayıt işlemleri birkaç farklılık dışında WTM modtakine benzer şekilde

yapılmaktadır. S1 kapsamında testlerde kullanılan mobil operatörler Tablo 6.2’de

paylaşılmıştır. Aramalar MO’dan MT’ye olacak şekilde gerçekleştirilmiş ve her iki

cihaz da bilgisayara USB kablosu üzerinden bağlanarak QXDM programı

vasıtasıyla anlık olarak loglar alınmaya başlanmıştır. Testler önceden belirlenen

yükseklik ve mesafelerde yapılmıştır. Tespit edilen yükseklik ve mesafeler

kablosuz ağın sınırları baz alınarak tespit edilmiştir. Bu hususta yapılan bir

çalışmada tek giriş tek çıkışlı (Single Input Single Output, SISO) bir anten

kullanılarak IEEE 802.11n ve %10 paket hata oranı ile yaklaşık olarak 125.8 m’lik

bir erime ulaşılmıştır (Gaonkar P. et al, 2015). Nitekim tez kapsamında yapılan

testlerde de bu mesafenin yaklaşık 50 – 60 m daha fazlası denenmiş ve kablosuz

yayın yapılabilecek alanlar tespit edilmiştir. Bununla ilgili tablolar Bölüm 7

içerisinde paylaşılmıştır.

Bu senaryoda toplamda 24 adet arama gerçekleştirilmiştir. APM modtaki

cihaz hücresel bir ağa bağlı olmadığı için -75 dbm’den sonra hücresel bir sisteme

HO yapamamaktadır. Bu durumda -85 dbm’e kadar eğer bir görüşme varsa çağrı

devam etmektedir. Bu durum genellikle test edilen cihaz ile dron arasındaki mesafe

arttıkça oluşmaktadır. Ama aynı zamanda antenin etkin yayın alanı dışında da bu

durum gerçekleşebilmektedir.

Tablo 6.2: S1’de kullanılan Hücresel Ağ Operatörleri

Senaryo – 1

Hücresel Ağ Operatörleri

MO Vodafone

MT Turkcell

MB Turk Telekom

78

Şekil 6.6: S1 Test Düzeneği

6.2.2 Senaryo -2 (S2)

S2 kapsamında MO ve MT’nin her ikisi de WTM modta çalışmakta olup

her birinin kablosuz ağ üzerinden çağrı özellikleri (Vowifi) aktif durumda ve her

ikisi de drone kablosuz erişim noktasına bağlıdır. Bu test düzeneği ile hücresel ağın

uç noktalarında bulunan kullanıcıların yaşamış olduğu çekim probleminin

giderilmesi veya bulunulan ağın trafiğinin yoğun olması sebebi ile mobil

operatörlerin ağ trafik yüklerinin hafifletilmesi ile ilgili durumlar test edilmiş

olacaktır. Test esnasında bulunulan ortamda hücresel yayın oldukça güçlü olduğu

için cihazların drone üzerindeki kablosuz erişime bağlanmalarını sağlamak için

WTM mod tercih edilmiştir. Böylece cihaz öncelikle Wi-Fi ağın var olup

olmadığını kontrol eder, eğer var ve bağlanma ile ilgili bir problem yok ise çağrıyı

daima kablosuz ağ üzerinden olacak şekilde yönlendirir.

S2’de her iki cihaz normal durumda hücresel ağ sistemine ve kablosuz ağa

bağlıdırlar. WTM gereği öncelik Wi-Fi’da olduğu için çağrılar kablosuz ağ

üzerinden gerçekleştirilir (eğer kablosuz ağ RSSI değeri -75 dbm’den büyük ise).

Bu esnada MO ve MT aynı zamanda hücresel ağı da pasif olarak dinlemeye devam

79

ederler ki kablosuz ağda bir problem olduğunda cihazlar hızlı bir şekilde hücresel

sisteme trafiklerini aktarabilirler. Aktarım işlemleri çok hızlı ve gecikme oranı

oldukça düşük olduğu için kullanıcılar bu geçişleri konuşma anında farketmezler.

Testler esnasında S1’de olduğu gibi aramalar yine MO’dan MT’ye olacak

şekilde yapılmış ve anlık olarak loglar alınmıştır. Testte kullanılan mobil operatör

listesi Tablo 6.3’te, test düzeneği ise Şekil 6.7’de paylaşılmıştır.

Tablo 6.3: S2’de kullanılan Hücresel Ağ Operatörleri

Senaryo – 2

Hücresel Ağ Operatörleri

MO Vodafone

MT Turkcell

MB Turkcell

Şekil 6.7: S2 Test Düzeneği

S2’de hücresel ağ ile kablosuz ağ her iki tarafta da (MO, MT) aktif olduğu

için (bknz. Şekil 6.7) bazı durumlarda sinyal seviyesinin ani kötüleşmesi, HO,

gürültü ve elektromanyetik girişim sebebi ile seste kesilme, bozulma gibi

80

problemler ortaya çıkabilmektedir. Nitekim bu durum test sonuçlarında da PESQ

skoruna etki etmiştir. Bu senaryo bazında toplam 27 adet çağrı yapılmıştır.

Çağrılarda en az bir taraf drone kablosuz ağı üzerinden iletişim gerçekleştirmiştir.

81

7 TEST VE İNCELEME SONUÇLARI

Tez çalışması kapsamında aşağıda belirtilen iki önerme yapılmıştır. Bu

önermelerin doğruluğu ve yapılabilirliği yapılan testler, elde edilen veriler

çerçevesinde değerlendirilecektir.

- Önerme-1: VoWifi teknolojisi kullanıcıların güvenilir veya güvenilir

olmayan kablosuz ağlar üzerinden sesli/görüntülü görüşme yapabilmelerine

imkan tanımaktadır. Öyleyse hücresel ağ sisteminin uç noktalarında

bulunup hat çekme sorunu yaşayan veya kapsama alanı dışında kalmış olan

kullanıcıların örneğin acil durum gibi hayati koşullar altında harici bir ağ

altyapı gereksinimi olmadan alternatif bir biçimde tasarlanan sistemle

VoWifi teknojisi ile sesli görüşme yapabilmeleri mümkündür.

- Önerme-2: Ses kalitesinin nesnel değerlendirme metodu olan PESQ ile

değerlendirilmesi ve sistemin buna göre optimizayonlarının yapılması

yapılan çalışmalar ve sonuçlara göre mümkündür. Öyleyse tasarlanan

sistemin kullanıcılara sunduğu ses kalitesinin tatmin edici olup olmadığının

saptanması ve de sistemin optimum çalışma koşullarının (drone’un

konumlandırılması vb.) saptanması için PESQ değerlendirme metodunun

kullanılıp kullanılamayacağı test edilebilir.

Kısım 4.2.3’te belirtildiği üzere testler esnasında referans ses verisi olarak

Harvard Cümlesi “These days a chicken leg is a rary dish” peş peşe medya

oynatıcısından oynatılarak MO cihazının kulaklık girişine uygulanmıştır.

Uygulanan sinyal MO’nun ses işleme biriminden çıkıp RF katına gönderildikten

sonraki hali Şekil 7.1’de gösterilmiştir. Testler esnasında bu ses verisi arka arkaya

en az 4 tekrar yapacak şekilde oynatılmış ve alıcı taraftaki ses verileri elde

edilmiştir.

Şekil 7.1: Gönderilen Ses Verisi

82

İnceleme metodu olarak öncelikle tüm testlerden elde edilen sonuçlar

senaryolar bazında ayrı başlıklar -Kısım 7.1, Kısım 7.2- altında verilecektir.

Sonrasında sonuçlar ile ilgili yorumlar belirtilecektir. Genel bir kurala uymayan ya

da aykırı gözüken sonuçlar için detaylı analiz sonuçları paylaşılacaktır ve çıkan

sonucun olası sebepleri ortaya konacaktır.

7.1 Senaryo-1’e Ait Test Sonuçları

Senaryo-1 kapsamında toplam 24 adet test yapılmıştır. Bu testlerden elde

edilen sonuçlar yükseklik ve mesafe’ye bağlı PESQ skorları olacak şekilde Tablo

7.1, yükseklik ve mesafe’ye bağlı RSSI değerleri ve bu test esnasında kullanılan

radyo erişim teknolojisi (RAT) ise Tablo 7.2’de paylaşılmıştır. Bu senaryoda MT

taraf Wi-Fi ağı üzerinden, MO taraf ise LTE üzerinden ağa kayıt işlemlerini

yapmışlardır. Wut. and Daengsi (2015), PESQ skoru 3.6 ve üzeri ise ses kalitesinin

kabul edilebilir olduğunu belirtmiştir. Bu nedenle sistemin başarım oranı

belirlenirken “PESQ =3.6” alt sınır olaral kabul edilmiştir. Tablo 7.1’deki sonuçlara

baktığımızda parantez içindeki P harfi yapılan çağrıda elde edilen PESQ skorunun

3.6’dan büyük, yani kabul edilebilir sınırın üzerinde olduğunu, F harfi elde edilen

PESQ skorunun 3.6’dan küçük yani kabul edilebilir sınırın altında olduğunu

belirtmektedir. Parantez içindeki C harfi elde edilen skorların 3.6’ya çok yakın

olduğunu belirtmekte ve L harfi ise konuşmanın LTE ağı içerisinde yapıldığını

göstermektedir. Bu koşullar altında yapılan konuşmaları değerlendirdiğimizde 24

çağrıdan sadece 2’si 3.6’nın altında MOS skoru elde etmiştir ki bu sonuçlar da

3.6’ya çok yakındır. Bu sonuçları baz aldığımızda tasarlanan sistem ile HTM modta

yapılan konuşmaların %91.6’sında ses kalitesinin kabul edilebilir olduğu

söylenebilir.

Elde edilen PESQ skorlarının alınan sinyal gücü ile mukayese edilmesi

durumunda iki parametre, PESQ ve RSSI, arasında ilişki bulmak canlı ağ ortam

koşulunda oldukça güç olmuştur. Öyle ki buna bir de gönderilen ses verisi ile alınan

ses verisi arasındaki zaman farkının eklenmesi sonuçları oldukça etkilemiştir.

MO’dan yapılan çağrının MT tarafta kabul edilip ses aktarımının başlamasına kadar

geçen süre MO tarafta alınan kayıtlarda “silent” (sessiz) bölüm olarak geçmektedir.

Bu sebeple de MO’dan alınan ses kayıt verisi incelendiğinde MT’ye göre ötelenmiş

olduğu görülmektedir. Ses dosyalarının hiçbir müdahale yapılmadan

83

karşılaştırılması ile zaman eşitlemesi (mümkün olabildiğince) yapılarak elde edilen

PESQ skorları arasında farklar mevcuttur. Bu da aslında zamanda kayma meydana

geldiğinde PESQ’in bunu tam olarak çözümleyemediğinin göstergesidir. Tablo

7.3’te ham ses dosyaları ile elde edilen PESQ skorları mevcuttur. Örnek olarak

10m_5m (Yükselik_Mesafe) koşulu altında yapılan test sonuçlarını baz alırsak;

Tablo 7.1’de zamanda eşitleme yapılarak elde edilen PESQ skoru PESQTA=3.8176

iken; ham veri ile yapılan karşılaştırmada elde edilen PESQ skoru

PESQRAW=3.2347 olarak bulunmuştur. Dolayısıyla 3.6 referans nokta olarak kabul

edilirse zamanda eşitleme yapılarak elde edilen sonuçla ses kalitesi kabul edilebilir

olarak değerlendirilirken; ses verisi için zamanda eşitleme yapılmadan, ham veri

şeklinde bir karşılaştırma yapıldığında ses kalitesi tatmin edici olmayan ses kalitesi

sınıfına girmektedir. Ham veri ve zamanda eşitleme yapılan ses dosyalarına ait

görseller sırasıyla Şekil 7.2 ve Şekil 7.3’te verilmiştir.

Şekil 7.2 : 10m_5m Koşulu Altında Ham Ses Dosyaları Arasındaki Zaman Farkı

Şekil 7.3 : 10m_5m Koşulu Altında Zamanda Eşitleme Yapılmış Ses Dosyaları (5 örnek

alınmıştır)

84

Tablo 7.1: HTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılmış Ses Dosyaları ile elde Edilen PESQ

Sonuç Tablosu

Yüksek-

lik.

(m)

Mesafe (m)

0 5 10 20 40 50 80 90 100 120

10 3,6798

(P)

3,8176

(P)

3,8280

(P)

3,7556

(P)

3,7841

(P)

20 4,0392

(P)

3,8134

(P)

3,6103

(P)

3,4730

(P)

3,603

(P)

30 3,9031

(P)

3,9499

(P)

3,9362

(P)

50 4,5550

(P)

4,1223

(P)

3,5947

(C)

90 3,5920

(C)

100 3,8983

(P)

3,9538

(P)

120 3,9784

(P)

3,6528

(P)

150 3,7832

(P)

4,0929

(P)

180 3,8023

(P)

Tablo 7.2:HTM Modta Yükseklik/Mesafeye Göre Elde Edilen RSSI,RAT Değişim Tablosu

Log No

MO (T)_

Yükseklik._

Mesafe.

Start/

Stop

Time

stamp RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT Değişim

Anı

1

MT_10m_0m Start 09:46:08

-61 WIFI

3,6798

Stop 09:47:15

MO_10m_0m Start 09:46:05

-61 -53,2 LTE

Stop 09:47:15

2

MT_10m_5m Start 12:54:19

-65 WIFI

3,8176

Stop 12:54:56

MO_10m_5m Start 12:54:17

-59 -78,21 LTE

Stop 12:54:53

3

MT_10m_

40m

Start 13:16:27 -79 WIFI

3,828

Stop 13:17:24

MO_10m_

40m

Start 13:16:24 -87 -44 LTE

Stop 13:17:22

4

MT_10m_

80m

Start 07:13:36 -74 WIFI

3,7556

Stop 07:14:21

MO_10m_

80m

Start 07:39:38 -78 -62 LTE

Stop 07:14:21

85

Log No

MO (T)_

Yükseklik._

Mesafe.

Start/

Stop

Time

stamp RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT Değişim

Anı

5

MT_10m_

120m

Start 08:16:50 -76 WIFI

3,7841

Stop 08:17:33

MO_10m_

120m

Start 08:16:47 -84 -68 LTE

Stop 08:17:33

6

MT_20m_

0m

Start 09:53:48 -66 WIFI

4,0392

Stop 09:55:00

MO_20m_

0m

Start 05:25:05 -68 -59,2 LTE

Stop 09:54:59

7

MT_20m_

20m

Start 05:25:08 -77 WIFI

3,8134

Stop 05:25:43

MO_20m_

20m

Start 05:25:08 -77 -75 LTE

Stop 05:25:42

8

MT_20m_

40m

Start 07:45:45 -69 WIFI

3,6103

Stop 07:46:17

MO_20m_

40m

Start 07:45:42 -70 -75 WIFI

Stop 07:46:16

9

MT_20m_

80m

Start 08:01:39 -76 WIFI

3,4730

Stop 08:02:26

MO_20m_

80m

Start 08:01:35 -74 -72,75 WIFI

Stop 08:02:25

10

MT_20m_

100m

Start 08:21:51 -85 WIFI

3,6030

Stop 08:22:34

MO_20m_

100m

Start 08:21:48 -83 -61 LTE

Stop 08:22:33

11

MT_30m_

0m

Start 09:59:58 -73 WIFI

3,9031

Stop 10:00:45

MO_30m_

0m

Start 09:59:57 -72 -71 LTE

Stop 10:00:45

12

MT_30m_

40m

Start 05:42:36 -79 WIFI

3,9499

Stop 05:43:15

MO_30m_

40m

Start 05:42:33 -85 -65 LTE

Stop 05:43:15

13

MT_30m_

90m

Start 06:02:50 -77 WIFI

3,9362

Stop 06:03:26

MO_30m_

90m

Start 06:02:49 -87 -61 LTE

Stop 06:03:26

14

MT_50m_

0m

Start 10:22:03 -69 WIFI

4,5550

Stop 10:22:40

MO_50m_

0m

Start 10:22:01 -68 -77 LTE

Stop 10:22:40

86

Log No

MO (T)_

Yükseklik._

Mesafe.

Start/

Stop

Time

stamp RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT Değişim

Anı

15

MT_50m_

10m

Start 08:24:01 -74 WIFI

4,1223

Stop 08:24:43

MO_50m_

10m

Start 08:23:56 -78 -61 LTE

Stop 08:24:41

16

MT_50m_

80m

Start 06:08:28 -81 WIFI

3,5920

Stop 06:09:04

MO_50m_

80m

Start 06:08:24 -86 -60 LTE

Stop 06:09:03

17

MT_90m_

50m

Start 09:26:09 -80 WIFI

3,5920

Stop 09:26:46

MO_90m_

50m

Start 09:26:07 -80 -65 LTE

Stop 09:26:45

18

MT_100m_

0m

Start 10:27:51 -75 WIFI

3,8983

Stop 10:28:40

MO_100m_

0m

Start 10:27:46 -78 -76 LTE

Stop 10:28:40

19

MT_100m_

40m

Start 08:39:53 -83 WIFI

3,2493

Stop 08:40:26

MO_100m_

40m

Start 08:40:01 -79 -63 LTE

Stop 08:40:36

20

MT_120m_

5m

Start 08:32:37 -76 WIFI

3,9784

Stop 08:33:26

MO_120m_

5m

Start 08:35:11 -73 -64 LTE

Stop 08:36:02

21

MT_120m_

40m

Start 11:42:06 -73 WIFI

3,6528

Stop 11:42:44

MO_120m_

40m

Start 11:42:07 -76 -60

WIFI

+

LTE

11:42:09 Stop 11:42:44

22

MT_150m_

0m

Start 10:35:44 -79 WIFI

3,7832

Stop 10:36:17

MO_150m_

0m

Start 10:35:41 -87 -73 LTE

Stop 10:36:16

23

MT_150m_

40m

Start 11:48:49 -84 WIFI

4,0929

Stop 11:49:31

MO_150m_

40m

Start 11:48:45 -88 -65

WIFI

+

LTE

11:49:05 Stop 11:49:31

24

MT_180m_

0m

Start 12:48:15 -83 WIFI

3,8023

Stop 12:48:51

MO_180m_

0m

Start 12:48:10

-82 -79 LTE

Stop 12:48:48

87

Tablo 7.3: HTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılmamış Ses Dosyaları ile elde Edilen PESQ

Sonuç Tablosu

Yükseklik

(m)

Mesafe (m)

0 5 10 20 40 50 80 90 100 120

10 3,6798

(P)

3,2347

(F)

3,6798

(P)

3,5827

(F)

3,7592

(P)

20 3,5443

(F)

3,6290

(P)

1,3621

(F)

3,4730

(F)

3,3194

(F)

30 3,5735

(F)

3,3535

(F)

3,3402

(F)

50 3,4822

(F)

4,0179

(P)

2,5859

(F)

90 3,5510

(F)

100 3,8328

(P)

3,2493

(F)

120 3,8555

(P)

1,6139

(F)

150 3,7832

(P)

3,8068

(P)

180 2,4453

(F)

Sonuçların bu denli değiştiği koşullar altında sonuçları tek tek incelemek

durumu daha net ortaya koyacaktır. Örneğin mesafe 0m iken yükseklik bazında

PESQ skorlarını incelediğimizde beklenti olarak drone ile test altındaki telefonlar

arasındaki yükseklik arttıkça sinyal seviyesinin azalması dolayısıyla da paket hata

oranı arttığı için kaynaktan alıcıya ulaşan paket sayısının azalması ve de bunun

sonucu olarak kaynak ve alınan ses verisi arasında kalite anlamında farklılığın

artması yani PESQ MOS skorunun düşmesidir. Ama elde edilen sonuçlara

bakıldığında durum böyle değildir. Örneğin yükseklik 10m iken PESQ skoru

3.6798 olurken (Bknz. Tablo 7.1); yükseklik 20 m’ye çıktığında PESQ skoru

4.0392 (Bknz. Tablo 7.1) olmuştur. Test cihazlarından alınan loglara bakıldığında

10m_0m (Yükseklik_Mesafe) koşulu altında MT cihazı Wi-Fi üzerinden çağrıyı

gerçekleştirmiş ve ortalama RSSI değeri -61 dbm seviyelerindedir. MO cihazı da

aynı koşul altında LTE üzerinden çağrıyı gerçekleştirmiş ve RSSI değeri -53.2 dbm

dir. 20m_0m koşulu altındaki cihazlardan alınan loglara bakıldığında MO cihazının

LTE üzerinden çağrı gerçekleştirirken ortalama RSSI değerinin -59.2 dbm olduğu

görülmüştür. Aynı koşul altında MT cihazı Wi-Fi üzerinden çağrı gerçekleştirirken

ortalama RSSI değeri -66 dbm dir. Bu iki örnek durum arasındaki kıyaslamaya

bakıldığında her iki koşul altında MO ve MT’lerin kendi aralarındaki RSSI

değerlerinin farkları alındığında ki bu 10m_0m için 7.8 dbm, 20m_0m için de 6.8

88

dbm olduğu saptanmıştır. Bu gözlem neticesinde MO ve MT cihazlarının RSSI

değerleri arasındaki farklar ile PESQ MOS skoru arasında bir ilişki bulunmaya

çalışılmış ve bununla ilgili regresyon analizi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda

örneğin lineer regresyonda R2 maksimum 0,25 civarlarında elde edilmiştir. Diğer

regresyon tiplerinde de sonuç yine aynıdır. Buradan hareketle PESQ ile RSSI

arasında direkt bir ilişki kurmak neredeyse imkansızdır. RSSI değerine bağlı bir

drone pozisyonlaması yapıldığı varsayıldığında ses kalitesinin MOS skoru

üzerinden kestirimi PESQ baz alındığında imkansızdır. Böyle bir sonuca neden

olabilecek sebepler şunlardır:

- Canlı ağ üzerindeki trafik yükü

- Kullanılan test cihazlarında mikrofon hattına girişmiş olan gürültü

(Örneğin, dip gürültüsü)

- IP üzerinden konuşma esnasında meydana gelen gecikmenin PESQ

tarafından tolere edilememesi

- Sinyal seviyesinin anlık değişimi

- MO ya da MT’nin bir hücreden diğerine veya bir RAT’tan diğerine geçmesi

(Handover yapması)

Bu örnekteki sonucun kök sebebini bulmak için ses verisinin anlık olarak

takip edilmesi ve aykırı bir durumun oluştuğu anda da ağdaki durumun kontrol

edilmesi gerekmektedir. 10m_0m koşulu altında alınan loglara bakıldığında burada

yapılan çağrı, Tablo 7.2 Log No:1’den başlama ve bitiş süreleri baz alınarak

hesaplandığında (09:47:15 (Bitiş)-09:46:08 (Başlangıç)) 1 dk 7 sn. sürmüştür.

Burada 59’ncu sn’de MO taraftan gönderilen ses verisi MT tarafta kayba uğramış

ve anlık olarak bir sessizlik oluşmuştur (Bknz. Şekil 7.4). Bu andaki ağ durumuna

baktığımızda MO tarafı LTE üzerinde çağrıyı devam ettirdiği için LTE RSSI değeri

-54 dbm seviyelerinde iken; MT tarafı WiFi ağı üzerinde ve RSSI değeri -61 dbm

seviyelerindedir. LTE özelinde logları kontrol ettiğimizde ise 09:47.09 dolaylarında

MO cihazının Band3’ten Band7’ye HO yaptığı saptanmıştır (Bknz. Şekil 7.5, Şekil

7.6). Bu da MT tararafta neden seste kesilme meydana geldiğini açıklamaktadır.

Genelleme yapacak olursak HO gerçekleştiği anda eğer geçiş yapılan hücre ile

mevcut durumda bulunulan hücre arasında sinyal seviyesi anlamında fark fazla

olursa seste anlık kesilme meydana gelebilmektedir.

89

Şekil 7.4: 10m_0m Koşulu Altında MT Tarafta Meydana Gelen Seste

Kesilme

Ele alınan örnekte ise Band 3’te bağlı olunan 420 nolu hücrenin anlık RSSI değeri

-52.19 dbm iken geçiş yapılan Band7’deki 86 nolu hücrenin anlık RSSI değeri -

74.75 dbm’dir (Bknz. Şekil 7.7 ve Şekil 7.8). Bu sonuca göre MO, bulunduğu

hücreden daha kötü sinyal seviyesine sahip bir hücreye geçiş yaptığı söylenebilir.

Aradaki sinyal farkı 20 dbm üzerinde olduğundan MT tarafta seste kesilme

duyulmuştur. Cihazın neden daha kötü sinyal seviyesine sahip bir hücreye geçtiği

sorusuna cevap vermek gerekirse MO’nun hücresel tercihli modta çalıştığı için

buradaki geçişin asıl kaynağının baz istasyonu olduğu bu sebeple anlık ağ trafiği

yükü veya bulunulan hücrede yaşanan anlık problem sebebiyle geçişin yapıldığı

söylenebilir. Sonuç itibariyle asıl meselemize geri dönecek olursak 10m_0m koşulu

altındaki PESQ skorunun 20m_0m koşulu altında elde edilen PESQ skorundan

düşük olmasının sebebi 10m_0m koşulu altında yaşanan seste kesilmedir.

Şekil 7.5: 10m_0m Koşulu Altında HO öncesi Kullanılan LTE Band, Hücresi, Band Genişliği

Bilgileri

90

Şekil 7.6: 10m_0m Koşulu Altında HO Sonrası Kullanılan LTE Band, Hücresi, Band Genişliği

Bilgileri

Şekil 7.7: HO Öncesi Bağlı Olunan Hücreye Ait Anlık Sinyal Seviyesi Değerleri

91

Şekil 7.8: HO Sonrası Bağlı Olunan Hücreye Ait Anlık Sinyal Seviyesi Değerleri

Bu örneğin dışında bir de Tablo 7.2 Log No 21 ve Log No 23’te yer alan sonuçlara

bakarsak HTM modta MO tarafın çağrı esnasında Wi-Fi’dan LTE’ye HO yaptığı

görülecektir. HTM mod, önceliği hücresel sisteme verdiği için bu tip durumların

yakalanması oldukça güçtür. Buradaki örnekte elde edilen PESQ skorlarının

beklenenden farklı elde edilmesinin yani drone’un uzaklık anlamında yakın,

kablosuz ağın ve hücresel sinyal seviyesinin iyi olmasına karşın daha kötü bir PESQ

skoru oluşmasının nedenini Şekil 7.9’daki ses verisi ortaya koymaktadır. Burada 7

nolu pencere MT tarafta kesintiye uğramıştır. Bu kesinti 1 sn’nin üzerinde

oluşmuştur. Çağrı başladıktan (11:42:07) yaklaşık olarak 31 sn. sonra (11:42:38)

seste kesilme meydana gelmiş ve çağrının 32. saniyesinden itibaren ses verisi MT

tarafa yeniden gelmeye devam etmiştir. Dolayısıyla ortalama sinyal seviyesi iyi

92

olmasına karşın 120m_40m koşulu altında 150m_40m koşuluna göre PESQ skoru

düşük elde edilmiştir. Bunun sebebi için tüm loglar (drone üzerindeki ana kartın

loğları da dahil olmak üzere) incelenmiş fakat sinyal seviyeleri iyi olmasına karşın

Şekil 7.9: Log No 21 MO ve MT Ses Verileri Karşılaştırması

bu sorunla karşılaşıldığı görülmüştür. Bu durumda tek bir nokta kalmaktadır o da

hücresel sistemde meydana gelen bir problemdir. Canlı ağ ortamında bu şekilde bir

problem olasıdır. Dolayısıyla MO taraftan kayıpsız olarak hücresel sisteme

gönderilen ses verisinin alıcı tarafta kayba uğramasının asıl kaynağını bulabilmek

için hücresel sistem servis sağlayıcılarının (Turkcell, Vodafone) kendi ağ loglarının

kontrol edilmesi gerekmektedir.

7.2 Senaryo-2’ye Ait Test Sonuçları

Senaryo-2 kapsamında yapılan test esnasında MO ve MT cihazların her ikisi

de WTM modta çalışmaktadır. Bu sebepledir ki eğer Wi-Fi RSSI değeri -75 dbm’in

altına inerse test edilen cihazlar handover işlemini tetikleyerek farklı bir teknoloji

ve banda geçmektedirler. Eğer bu mümkün değilse çağrı düşene kadar Wi-Fi

üzerinden görüşme devam ettirilir. Bu özet bilgiden sonra, Senaryo-2’de 27 adet

test yapılmıştır. Testlerde yapılan çağrılarda 27 aramanın 8’i Wi-Fi – Wi-Fi

arasında yapılmıştır. Yani MO ve MT tarafların her ikisi de Wi-Fi ağına bağlıdırlar.

Ölçüm sonuçları yükseklik ve mesafe bazında Tablo 7.4 ve 7.5’te verilmiştir.

Burada Tablo 7.4 yükseklik ve mesafeye bağlı PESQ değerlerini; Tablo 7.4 ise

yükseklik ve mesafeye bağlı RSSI değerlerini bunun yanında kullanılan radyo

erişim teknolojisini ve yapılan çağrıların hangi anda başlayıp hangi anda bittiğini

göstermektedir.

93

Tablo 7.4’te taralı olan bölgeler sistemin çalışma sınırlarını göstermektedir.

Şöyle ki eğer drone bu noktalara konumlandırılırsa yapılan çağrılar yüksek

olasılıkla hücresel sistem üzerinden yapılacaktır. PESQ skorlarını yükseklik ve

mesafe bazında incelediğimizde elde edilen MOS skorlarının düzensiz olduğu

görülmektedir. Yani mesafe arttıkça PESQ skoru azalır, veya tam tersi mesafe

yakınlaştıkça PESQ skoru artar şeklinde bir ilişki bulmak oldukça zordur. Zira canlı

ağ koşullarında birçok etmen bu sonuca etki etmektedir. Bununla birlikte Senaryo1

sonuçlarında bahsedildiği üzere MO ve MT cihazlarına ait ses kayıtlarının zaman

bazında paralellik gösterme durumları da sonuçlara etki etmektedir. Zaman

eşitlemesi yapılmayan sonuçlar Tablo 7.6’da paylaşılmıştır. Buradaki sonuçlar,

Tablo 7.4’deki sonuçlarla kıyaslandığında, zaman eşitlemesinin (Time alignment)

PESQ skorunu etkileyen en önemli faktörlerden birisi olduğunu ispat etmektedir.

Tablo 7.4: WTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılarak Yükseklik ve Mesafeye Göre Elde

edilen PESQ Değerleri

Yükseklik

(m)

Mesafe (m)

0 5 10 20 40 80 160

10 3.9463 (P) 3.7854 (P) 3.8836 (P) 3.6564 (P) 4.2883 (P) 4.4988 (L)

20 3.9770 (P) 3.2767 (F) 3.9286 (P) 3.6304 (P) 4.500 (L)

30 3.9432 (P) 3.9151 (P) 3,6629 (P) 3.6575 (P)

50 4.2362 (P) 3.1945 (F) 4.3068 (P) 3.9000 (P) 3.5752 (F)

100 3.8707 (P) 4.2154 (L) 3.5418 (F) 4.3583 (L)

120 3.8440 (L) 3.9067 (L)

150 3.9320 (L)

Tablo 7.5 : WTM Modta Yükseklik/Mesafeye Göre RSSI, RAT Değişim Tablosu

Log No

MO (T)_

Yükselik

._Mesafe.

Start/

Stop

Zaman

izleri

WLAN

RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT

Değişim

Anı

1

MT_10m_0

m

Start 10:16:34 -68 WIFI

3,9463

Stop 10:17:08

MO_10m_0

m

Start 10:16:28 -65 WIFI

Stop 10:17:07

2

MT_10m_

10m

Start 10:23:09 -63 WIFI

3,7854

Stop 10:23:49

MO_10m_

10m

Start 10:23:05 -66 WIFI

Stop 10:23:48

94

Log No

MO (T)_

Yükselik

._Mesafe.

Start/

Stop

Zaman

izleri

WLAN

RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT

Değişim

Anı

3

MT_10m_

20m

Start 10:28:40 -67 WIFI

3,8836

Stop 10:29:21

MO_10m_

20m

Start 10:28:38 -65 -69 LTE

Stop 10:29:20

4

MT_10m_

40m

Start 10:34:08 -73 WIFI

3,6564

Stop 10:34:40

MO_10m_

40m

Start 10:34:05 -69 WIFI

Stop 10:34:39

5

MO_10m_

80m

Start 10:39:32 -75 -68 LTE

3,9026

Stop 10:40:07

MT_10m_

80m

Start 10:39:29 -73 WIFI

Stop 10:40:07

6

MT_10m_

160m

Start 10:54:33 -82 -69

WIFI+

LTE 4,4988

10:54:35 Stop 10:55:08

MO_10m_

160m

Start 10:54:30 -83 -58

WIFI+

LTE 10:54:35

Stop 10:55:08

7

MT_20m_

5m

Start 10:40:37 -65 WIFI

3,9770

Stop 10:41:09

MO_20m_

5m

Start 10:40:37 -66 WIFI

Stop 10:41:08

8

MT_20m_

10m

Start 11:15:26 -66 WIFI

3,2767

Stop 11:15:57

MO_20m_

10m

Start 11:15:22 -56 WIFI

Stop 11:15:56

9

MO_20m_

20m

Start 09:31:35 -75 WIFI

3,9286

Stop 09:32:08

MT_20m_

20m

Start 09:31:37 -78 WIFI

Stop 09:32:12

10

MT_20m_

40m

Start 10:45:45 -69 WIFI

3,6304

Stop 10:46:17

MO_20m_

40m

Start 10:45:42 -71 WIFI

Stop 10:46:16

11

MO_20m_

80m

Start 11:01:35 -77 -68

WIFI+

LTE 4,5000

11:01:41 Stop 11:02:25

MT_20m_

80m

Start 11:01:39 -74 -65 LTE

Stop 11:02:26

12

MT_30m_

5m

Start 10:45:29 -70 WIFI

3,9432

Stop 10:46:04

MO_30m_

5m

Start 10:45:27 -66 WIFI

Stop 10:46:03

13

MO_30m_

10m

Start 10:14:02 -75

-82 (*HO) -61

WIFI+

LTE 3,9151

10:14:22

(*HO) Stop 10:14:49

MT_30m_

10m

Start 10:14:02 -73 WIFI

Stop 10:14:49

95

Log No

MO (T)_

Yükselik

._Mesafe.

Start/

Stop

Zaman

izleri

WLAN

RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT

Değişim

Anı

14

MO_30m_

20m

Start 09:52:14 -75 WIFI

3,6629

Stop 09:52:44

MT_30m_

20m

Start 09:52:14 -75

-79 (*HO) -62

WIFI+

LTE

09:52:18

(*HO) Stop 09:52:44

15

MT_30m_

40m

Start 11:09:19 -67 WIFI

3,6575

Stop 11:09:51

MO_30m_

40m

Start 11:09:19 -74

-77 (*HO) -65

LTE+

WIFI

11:09:26

(*HO) Stop 11:09:51

16

MO_50m_

0m

Start 10:24:17 -75 -64

WIFI+

LTE

4,2362

10:24:28 Stop 10:24:50

MT_50m_

0m

Start 10:24:22 -70 WIFI

Stop 10:24:49

17

MT_50m_

5m

Start 10:52:22 -76 UMTS

3,1945

Stop 10:52:55

MO_50m_

5m

Start 10:52:04 -74 -66 WIFI

Stop 10:52:55

18

MT_50m_

10m

Start 09:59:02 -72 WIFI

4,3068

Stop 09:59:33

MO_50m_

10m

Start 09:58:49 -78 -65 LTE

Stop 09:59:33

19

MT_50m_

20m

Start 10:20:48 -74 WIFI

3,9000

Stop 10:21:21

MO_50m_

20m

Start 10:20:46 -81 -63 LTE

Stop 10:21:20

20

MO_50m_

40m

Start 10:41:23 -76 -57

WIFI+

LTE 3,5752

10:41:26 Stop 10:41:51

MT_50m_

40m

Start 10:41:23 -77 -59 LTE

Stop 10:41:54

21

MT_100m_

5m

Start 11:02:12 -82 -68 LTE

3,8707

Stop 11:02:46

MO_100m_

5m

Start 11:02:12 -74 -67 WIFI

Stop 11:02:44

22

MO_100m_

10m

Start 10:46:57 -76 -59 LTE

4,2154

Stop 10:47:30

MT_100m_

10m

Start 10:46:54 -78 -58 LTE

Stop 10:47:30

23

MO_100m_

20m

Start 10:26:44 -79 -58 UMTS

3,5418

Stop 10:27:23

MT_100m_

20m

Start 10:26:41 -74 -62

WIFI+

LTE 10:26:44

Stop 10:27:23

96

Log No

MO (T)_

Yükselik

._Mesafe.

Start/

Stop

Zaman

izleri

WLAN

RSSI

LTE/

UMTS

RSSI

RAT

PESQ

MOS

SCORE

RAT

Değişim

Anı

24

MO_100m_

40m

Start 10:28:50 -82 -63 LTE

3,5752

Stop 10:29:40

MT_100m_

40m

Start 10:28:40 -81 -62 LTE

Stop 10:29:37

25

MO_120m_

20m

Start 10:20:49 -80 -61

WIFI+

LTE 3,8440

10:20:53 Stop 10:21:34

MT_120m_

20m

Start 10:20:51 -80 -60

WIFI+

LTE 10:20:54

Stop 10:21:34

26

MT_120m_

40m

Start 10:13:34 -83 -61 LTE

3,9067

Stop 10:14:31

MO_120m_

40m

Start 10:13:31 -76 -62

WIFI+

LTE 10:13:52

Stop 10:14:31

27

MO_150m_

10m

Start 10:32:33 -85 -68 LTE

3,9320

Stop 10:33:23

MT_150m_

10m

Start 10:32:36 -85 -66 LTE

Stop 10:33:25

Tablo 7.6: WTM Modta Zamanda Eşitleme Yapılmadan Yükseklik ve Mesafeye Göre Elde

edilen PESQ Değerleri

Yükseklik

(m)

Mesafe (m)

0 5 10 20 40 80 120

10 3,9021 (P) 3,1596 (F) 3,2752 (F) 3,6564 (P) 3,9056 (P) 3,5430 (L)

20 3,7332 (P) 3,1156 (F) 3,6088 (P) 3,6304 (P) 3,9665 (L)

30 3,9432 (P) 3,0918 (F) 4,0187 (P) 2,9912 (F)

50 3,1849 (F) 2,7776 (F) 4,0479 (P) 3,3256 (F) 4,2374 (P)

100 3,9812 (P) 2,5694 (L) 3,5418 (F) 3,8548 (L)

120 3,5532 (L) 3,2025 (L)

150 3,1345 (L)

Tablo 7.5 göz önüne alındığında PESQ skorlarını Wi-Fi – Wi-Fi arası yapılan

aramalarda alınan sinyal gücü, RSSI, ile karşılaştırdığımızda şu sonuca varılmıştır:

- MO ve MT cihazlarının RSSI değerlerinin farkının mutlak değeri arttıkça

PESQ değeri azalmakta iken; fark azaldıkça PESQ değerinin de arttığı

gözlemlenmiştir. Bu da aslında eğer Wi-Fi ağı içerisinde bir çağrı

gerçekleştiriliyorsa, örneğin yükseklik 20m iken 5m, 10m, 20m ve 40 m

mesafelerdeki elde edilen PESQ ile RSSI değerlerinin mutlak farkı arasında

Denklem 7.1’de belirtilen ilişki bulunmaktadır. IBM SPSS programı ile

benzerlik oranı, R2, 0.981 olarak elde edilmiştir. Regresyon sonucu elde

97

edilirken, Tablo 7.5’teki 20m yükseklikte alınan tüm ölçümlere ek olarak

RSSI farkı 0 olduğu anda PESQ’in azami değer olan 4.5000 değerini alacağı

ve RSSI farkı 30 dbm olduğunda da en düşük değer olan 1.000 değerini

alacağı varsayılarak veri kümesine dahil edilmiştir. Ele alınan tüm

regresyon sonuçları Şekil 7.10 ve Tablo 7.7’de paylaşılmıştır. Görüleceği

üzere en iyi regresyon sonucu kübik regresyon ile elde edilmiştir.

PESQ = 4.37 − 0.3 ∗ x + 0.026 ∗ x2 − 6.47 ∗ 10−4 ∗ x3 (7.1)

𝐵𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑥 = |𝑀𝑂𝑅𝑆𝑆𝐼 − 𝑀𝑇𝑅𝑆𝑆𝐼| , 𝑅2 = 0.981

Şekil 7.10 :Farklı Tipte Regresyon Fonksiyonlarına Ait Değişim Grafiği

Tablo 7.7: Farklı Tipte Regresyon Fonksiyonlarına Ait Değişim Çizelgesi

Yukarıdaki çizelgede logaritmik fonksiyon olarak sonuç elde edilememiştir.

Bunun sebebi farkın, x=|MOrssi-MTrssi|, 0 olması durumunda logaritmik

fonksiyonun tanımsız olmasıdır.

98

- Yukarıda belirtilen gözlemin diğer bir sonucu da şudur ki eğer çağrı

heterojen bir ağ içerisinde yani LTE – Wi-Fi arasında ya da tam tersi

şeklinde gerçekleşiyorsa RSSI ve PESQ arasındaki ilişkiden bahsetmek

neredeyse imkansıza yakın olmaktadır. Nitekim bu sonuç Senaryo-1

kapsamında yapılan testler neticesinde de elde edilmiştir.

- Denklem 7.1 de elde edilen ilişki aynı yükseklikte farklı mesafelerdeki

ilişkiyi göstermektedir. Fakat Denklem7.2’ye bakılacak olursa 20 m deki

Wi-Fi – Wi-Fi aramalar arasında elde edilen sonuca 10 m yükseklikteki

Wi-Fi – Wi-Fi çağrı sonuçları dahil edildiğinde iki metrik, PESQ –RSSI,

arasındaki ilişkinin benzerlik oranı R2, 0.981’den 0.976’ya düşmektedir. Bu

sonucu göz önüne alacak olursak farklı yükseklikteki sonuçlarla bile

benzerlik oranı hala yüksek seviyededir.

PESQ = 4.34 − 0.233 ∗ x + 0.017 ∗ x2 − 4.4 ∗ 10−4 ∗ x3 (7.2)

𝐵𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑥 = |𝑀𝑂𝑅𝑆𝑆𝐼 − 𝑀𝑇𝑅𝑆𝑆𝐼| , 𝑅2 = 0.976

Ele alınan tüm regresyon sonuçları Şekil 7.11 ve Tablo 7.8’de paylaşılmıştır.

Burada da yine kübik fonksiyon ile en yüksek benzerlik oranı elde edilmiştir.

Şekil 7.11: 10 m Yükseklikte Alınan Sonuçların Dahil Edildiği Farklı Tipteki Regresyon Sonuç

Grafiği

Tablo 7.7 için bahsedildiği üzere Tablo 7.8’de de RSSI farkı 0 değerini aldığı

için logaritmik regresyon fonksiyonu tanımsız olmakta ve bu sebeple sonuç

üretmemektedir.

99

Tablo 7.8: 10 m Yükseklikte Alınan Sonuçların Dahil Edildiği Farklı Tipteki Regresyonlara

ait Sonuç Çizelgesi

Yukarıda fonksiyonlar bazında elde edilen sonuçlara LTE-Wi-Fi arası veya

LTE-LTE arası konuşmalar dahil edilmemiştir. Aksi halde korelasyon elde etmek

neredeyse imkansızdır. Tablo 7.4’teki sonuçları incelediğimizde 30m yükseklikte

elde edilen sonuçlar da incelemeye değer durumdadır. Zira burada çağrı esnasında

Wi-Fi’dan LTE’ye HO gerçekleşmiş ama PESQ sonuçlarına bakıldığında mesafe-

RSSI arasındaki ilişki doğrusal olarak kalmaya devam etmiştir. Bu durumu daha

net ortaya koymak için 30m yükseklikteki sonuçları detaylı inceleyelim:

- 30 m yükseklikte 5m, 10m, 20m ve 40m mesafelerde olacak şekilde toplam

dört çağrı gerçekleştirilmiştir. Burada 30m_5m koşulu altında Wi-Fi – Wi-

Fi arası çağrı gerçekleştirilirken 30m_10m, 30m_20m ve 30m_40m

koşullarında çağrı Wi-Fi – Wi-Fi başlayıp daha sonra LTE – Wi-Fi olacak

şekilde devam etmiştir.

- Sinyal seviyelerine bakıldığında 30m_5m koşulu altındaki sinyal seviyesi

görece diğerlerine göre daha durağan seyrettiğinden burada HO

tetiklenmemiştir.

- Fakat 30m_10m, 30m_20m ve 30m_40m koşulları altında Wi-Fi sinyal

seviyeleri -75 dbm seviyesine yakın ve de bu seviyenin altına indiğinden

HO tetiklenmiş ve cihazlar LTE’ye geçiş yapmışlardır. Buradaki en önemli

nokta HO’ların tetiklenme zamanlarıdır. 30m_10m koşulu altında MO,

10:14:19 ve 10:14:21 anlarındaki Wi-Fi RSSI değerleri -79 dbm

seviyelerinde olduğundan cihaz 10:14:22’de HO tetikleyerek LTE’ye geçiş

yapmıştır. Çağrının 10:14:02’de başladığı göz önüne alındığında MO,

çağrıyı yaklaşık olarak 20 sn. kadar Wi-Fi – Wi-Fi arası devam ettirmiş ve

akabinde LTE – Wi-Fi arasında da 27 sn kadar çağrı devam ettirilmiş ve

100

çağrı normal şekilde sonlandırılmıştır. 30m_20m koşulu altında çağrı

öncelikle Wi-Fi üzerinden 09:52:14’te kurulmuştur. 09:52:18’de MT

taraftaki cihaz Wi-Fi RSSI değeri -75 dbm’in üzerine çıktığı için LTE’ye

HO gerçekleştirmiştir. Çağrının bundan sonrki kısmı Wi-Fi – LTE arasında

yapılmıştır. Ve bu şekilde çağrı 26 sn. kadar daha devam etmiş, 09:52:44’te

normal şekilde sonlanmıştır. Diğer taraftan 30m_40m koşulu altında da

çağrı Wi-Fi üzerinden 11:09:19’da MO tarafından kurulmuş ve 7 sn kadar

Wi-Fi üzerinde çağrı devam ettirilmiştir. 11:09:26’da sinyal seviyesi -77

dbm seviyesine düştüğü için MO, HO tetikleyerek LTE’ye geçiş yapmıştır.

Sonrasında da çağrı 25 sn. daha devam ederek normal şekilde 11:09:59’da

sonlanmıştır.

- Yukarıda zaman akış durumları belirtilen üç çağrıda HO süresinin

tetiklenme anları sırasıyla çağrıların 23., 4. ve 7. saniyelerinde

gerçekleşmiştir. HO’ların ses verileri üzerine etkilerini gözlemlemek için

Şekil 7.12, Şekil 7.13 ve Şekil 7.14’ü inceleyebiliriz.

Şekil 7.12: 30m_10m Koşulu Altındaki MO-MT Ses-Zaman Diyagramı

101



- Burada 30m_10m koşulunda ses verisinin MO’nun kulaklık girişine geç

uygulanması nedeniyle HO’nun sonuca bir etkisi gözlemlenmemektedir.

Ayrıca 30m_20m koşulu altında HO, 4. Saniyede, 30m_40m koşulu altında

da HO, 7. saniyede gerçekleştiği için ses verisi MO’nun kulaklık girişine

uygulanana kadar (test esnasında MT tarafın çağrıyı kabul etme süresine ek

olarak ses kablosunun kulaklık girişine takılma anına ve MO’nun takılan

kabloyu farkedene (detect edene) kadar geçen süre) HO gerçekleşmektedir.

Dolayısıyla her üç durumda da HO’nun etkileri PESQ skorlarına

yansımamıştır. Burada HO sonrası sinyal seviyelerini kontrol ettiğimizde

(30m_5m koşulu hariç tutularak) sinyal seviyesi kötüleştikçe ses kalitesinin

de doğru orantılı olacak şekilde azaldığı söylenebilmektedir. Aşağıda

30m_10m, 30m_20m ve 30m_40m koşulları altında MO ve MT taraflara ait

elde edilen ortalama RSSI değerleri verilmiştir. RSSI değerleri

hesaplanırken cihazların HO’dan önce bulundukları RAT’ta kaç sn.

kalmışlar ise bu süre toplam süreye oranlanarak HO öncesi RSSI değeri ile

çarpılmış ve benzer şekilde de HO sonrası geçilen RAT’taki RSSI değeri de

Toplam süre – HO anı arasındaki farkın toplam süreye oranlanması ile

çarpılmış ve elde edilen sonuçlar toplanmıştır. Böylelikle her iki RAT’ın da

102

ağrlıkları oranında RSSI değerleri elde edilmiştir. Denklem 7.3 bu durumu

daha net ortaya koymaktadır.

𝑂𝑟𝑡𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑅𝑆𝑆𝐼 =(𝑇𝐻𝑂 − 𝑇𝑆𝑡𝑎𝑟𝑡)

𝑇Ç𝑎ğ𝑟𝚤∗ 𝑅𝑆𝑆𝐼𝐻𝑂ö𝑛𝑐𝑒𝑠𝑖 +

(𝑇𝑆𝑡𝑜𝑝 − 𝑇𝐻𝑂)

𝑇Ç𝑎ğ𝑟𝚤∗ 𝑅𝑆𝑆𝐼𝐻𝑂𝑠𝑜𝑛𝑟𝑎𝑠𝚤 (7.3)

𝐵𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑇𝐻𝑂: 𝐻𝑂 𝑎𝑛𝚤 , 𝑇𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 : Ç𝑎ğ𝑟𝚤 𝑏𝑎ş𝑙𝑎𝑚𝑎 𝑎𝑛𝚤, 𝑇𝑠𝑡𝑜𝑝: Ç𝑎ğ𝑟𝚤 𝐵𝑖𝑡𝑖ş 𝐴𝑛𝚤

𝑇Ç𝑎ğ𝑟𝚤: 𝑇𝑜𝑝𝑙𝑎𝑚 ç𝑎ğ𝑟𝚤 𝑠ü𝑟𝑒𝑠𝑖 = 𝑇𝑠𝑡𝑜𝑝 − 𝑇𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡

𝑅𝑆𝑆𝐼𝐻𝑂ö𝑛𝑐𝑒𝑠𝑖 : 𝐻𝑂 ö𝑛𝑐𝑒𝑠𝑖 𝑅𝑆𝑆𝐼 𝑑𝑒ğ𝑒𝑟𝑖

→ 𝐻𝑂 ö𝑛𝑐𝑒𝑠𝑖 𝑐𝑖ℎ𝑎𝑧 ℎ𝑎𝑛𝑔𝑖 𝑅𝐴𝑇′𝑡𝑎 𝑖𝑠𝑒 𝑜𝑛𝑢𝑛 𝑅𝑆𝑆𝐼 𝑑𝑒ğ𝑒𝑟𝑖 𝑎𝑙𝚤𝑛𝑚𝑎𝑘𝑡𝑎𝑑𝚤𝑟.

𝑅𝑆𝑆𝐼𝐻𝑂𝑠𝑜𝑛𝑟𝑎𝑠𝚤: 𝐻𝑂 𝑠𝑜𝑛𝑟𝑎𝑠𝚤 𝑅𝑆𝑆𝐼 𝑑𝑒ğ𝑒𝑟𝑖

→ 𝐻𝑂 𝑠𝑜𝑛𝑟𝑎𝑠𝚤 𝑐𝑖ℎ𝑎𝑧 ℎ𝑎𝑛𝑔𝑖 𝑅𝐴𝑇′𝑡𝑎 𝑖𝑠𝑒 𝑜𝑛𝑢𝑛 𝑅𝑆𝑆𝐼 𝑑𝑒ğ𝑒𝑟𝑖 𝑎𝑙𝚤𝑛𝑚𝑎𝑘𝑡𝑎𝑑𝚤𝑟.

Denklem 7.3’e göre 30m_10m koşulu altında MO tarafa ait OrtalamaRSSI değeri

şu şekilde elde edilmiştir:

𝑇ç𝑎ğ𝑟𝚤 = 𝑇𝑠𝑡𝑜𝑝 − 𝑇𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 = 10: 14: 49 − 10: 14: 02 = 00: 00: 47 𝑠𝑛

𝑅𝑆𝑆𝐼𝐻𝑂ö𝑛𝑐𝑒𝑠𝑖 = −75 𝑑𝑏𝑚 → (𝑊𝑖 − 𝐹𝑖)

𝑅𝑆𝑆𝐼𝐻𝑂𝑠𝑜𝑛𝑟𝑎𝑠𝚤 = −82 𝑑𝑏𝑚 → (𝐿𝑇𝐸)

𝑂𝑟𝑡𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑅𝑆𝑆𝐼 =10:14:22−10:14:02

47∗ (−75) +

(10:14:49−10:14:22)

47∗ (−82) = −79 𝑑𝑏𝑚 (7.4)

Denklem 7.4’e göre 30m_10m koşulu altında ortalama RSSI değeri MO tarafı

için -79 dbm olarak hesaplanmıştır. Benzer şekilde 30m_20m ve 30m_40m

koşulları altındaki HO gerçekleşen taraflardaki ortalama RSSI değerleri

hesaplandığında sonuç itibariyle şu tablo elde edilmiştir:

Tablo 7.9: 30m yükseklikte Farklı Mesafelerdeki Ortalama RSSI Değerlerinin PESQ skoru

ile Değişimi

Koşul (Yükseklik

_Mesafe) MORSSI MTRSSI |MORSSI-MTRSSI| PESQ Skorları

30m_10m -79 dbm -73 dbm 6 dbm 3,9151

30m_20m -75 dbm -64 dbm 11 dbm 3,6629

30m_40m -67 dbm -67 dbm 0 dbm 3,6575

103

Tablo 7.9’dan da görüleceği üzere Wi-Fi – Wi-Fi arası yapılan çağrılarda

elde edilen korelasyon Wi-Fi – LTE görüşmelerde elde edilememiştir. 30m_10m

koşulundaki RSSI farkı 6 dbm iken PESQ skoru 3.9151 elde edilmişken; 30m_40m

koşulu altında fark 0 dbm olmasına karşın PESQ 3.6575 elde edilmiştir. Wi-Fi –

Wi-Fi aramalarda fark sıfıra yaklaştıkça PESQ skoru artmaktaydı. Ama burada

RSSI farkı azalsa bile PESQ değeri 30m_10m’e görece düşmüştür. Sinyal seviyesi

ve seslerin bi zatihi dinlenip değerlendirilmesinden sonra ses kalitelerinine etki

edecek etmenler şu şekilde tespit edilmiştir:

Alınan loglardan elde edilen ses dosyalalarında +/- 0.2 dBA’lık bir dip

gürültüsü yani test esnasında kullanılan ses kablosu kaynaklı bir gürültü

mevcuttur. Fakat bu hepsinde mevcut olduğundan PESQ skorlarının

RSSI bazında bağımlılığını etkileyecek bir durum değildir.

Ses verileri alınan kayıt süreleri bazında incelendiğinde Şekil 7.12, 7.13

ve Şekil 7.14’ten görüleceği üzere 30m_10m koşulu altındaki ses

verisinde konuşma sinyali görece diğerlerine göre daha azdır.

Dolayısıyla zamanda eşitleme yapılarak konuşma verisinden önceki

sessiz kısımlar atıldığında Şekil 7.15’te görüleceği üzere geriye sadece

3 adet örnek kalmaktadır.

Şekil 7.15: 30m_10m Koşulu Altında Zamanda Eşitleme Yapılarak Ele Alınan Ses Verisi

Asıl konuşma sinyalinin karşılaştırılması sonucunda örnek sayısı 3 olan

ses verisinin (30m_10m koşulunda) örnek sayısı 5 olan konuşma

sinyalleri karşısında en yüksek PESQ skorunu aldığı gözlemlenmiştir.

Bu, PESQ skorunun zaman bazındaki faklılıklara ne kadar açık

olduğunu göstermektedir.

104

Öte yandan Tablo 7.6 kontrol edildiğinde burada zamanda eşitleme

yapılmadan yani ses sinyalleri ham veri halinde karşılaştırıldığında

(bknz. Şekil 7.12, Şekil 7.13, Şekil 7.14) elde edilen PESQ skorları

30m_10m, 30m_20m ve 30m_40m koşulları için sırasıyla 3.0918,

4.0187 ve 2.9912’dir. Bu sonuç konuşma sinyalinin toplam alınan kayıt

süresi içerisindeki oranına bağlı olarak bir de alınan kayıttaki ses verisi

dışındaki istenmeyen anlık alçalma/yükselmelerin de etkisi olduğunu

göstermektedir. Zira, 30m_40m koşulunda Şekil 7.15’ten görüleceği

üzere konuşma sinyali öncesinde kulaklık girişine ses verisi uygulanana

kadar anlık olarak seste yükselme ve alçalmalar ya da diğer ifadeyle

gürültüler mevcuttur. Bu yükselme/alçalmalar kullanılan test

telefonunun o anda kendi mikrofonundan almış olduğu ortam

gürültüleridir. Kulaklık girişine ses kablosu takıldıktan sonra telefon

takılan kabloyu algıladığı anda kendi mikrofonunu devre dışı

bırakmaktadır.

Sonuç itibariyle oluşan bu durum aslında heterojen ağ koşullarında (LTE +

Wi-Fi) yaşanabilecek olası bir durumdur. Gerçek hayatta alınan ve gönderilen ses

verileri rasgele bir karakteristik gösterdiğinden yani periyodik ve uzunluk olarak

birbirlerine eşit olmadığından bu örnek durum PESQ’in ne oranda canlı ağ ortamı

koşullarında doğru ve başarılı sonuçlar elde edebileceği ile ilgili fikir vermektedir.

Wi-Fi – Wi-Fi arası gerçekleşen çağrılar nispeten daha kontrollü bir ağ ortamında

gerçekleştiği için PESQ ile elde edilen sonuçlar belli bir karakteristiğe sahip

olmaktadır.

105

8 TARTIŞMA VE GENEL DEĞERLENDİRME

Tez çalışması kapsamında drone temelli alternatif bir haberleşme sistem

modeli ve sistem modelinin canlı bir ağ üzerinde test edilmesine dair bilgiler ve

sonuçlar paylaşılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında iki adet çalışma modu

üzerinde durulmuştur. Bunlardan ilki Hücresel Ağ Tercihli Mod (HTM) cihazın

önceliğini hücresel ağda tuttuğu ve test altındaki cihazın ancak ve ancak hücresel

ağdan sinyal alamaması veya bağlantısının tamamen kopması sonucu drone

üzerindeki ana karttan yayın yapan Wi-Fi ağına bağlandığı bir modtur. Bu mod acil

durum, afet gibi durumlarda hücresel ağ ile bağlantısını yitiren kullanıcıların

durumunu simüle etmektedir. İkinci üzerinde durulan mod ise Wi-Fi tercihli

(WTM) modtur. Bu modta cihazın önceliği Wi-Fi ağdadır. Ve belirlenen eşik

değerine kadar (-75 dbm) bu ağda kalacak şekilde cihazlar konfigüre edilmişlerdir.

Ele alınan iki senaryo ve yapılan saha testleri neticesinde, HTM modta toplam

24 test yapılmış ve bu çağrıların tamamında MT taraf Wi-Fi ağı üzerinden çağrıyı

gerçekleştirmiş, MO ise hemen hemen tamamında LTE üzerinden çağrı yapmıştır.

Testler esnasında elde edilen kayıtlardan çıkarılan ses dosyaları MATLAB üzerinde

analiz edildikten sonra PESQ skorları elde edilmiştir. HTM modtaki PESQ

skorlarına baktığımızda yapılan çağrıların %91.6’sında skorların 3.6’dan büyük

olduğu gözlemlenmiştir. Bu sonuca göre sistemin çağrı kurduktan sonra sesi kabul

edilebilir bir netlikte iletme başarım oranı %91.6 olarak görülebilir. HTM modta

ayrıca RSSI ve PESQ arasındaki ilişki incelenmeye çalışılmıştır. Fakat ölçüm

sonuçları değerlendiriliğinde HTM mod özelinde RSSI ve PESQ arasında direkt bir

ilişki kurulamamıştır. Bundaki en büyük etken MO tarafının LTE üzerinden ses

aktarımı yapmasının payı büyüktür. Zira bu şekilde ses hücresel sistem üzerinden

geçmekte ve bir çok bilinmeyenli denklem sonucu ortaya çıkarmaktadır. Yapılan

karşılaştırma uçtan uca bir karşılaştırma olduğu için hücresel sistemde meydana

gelen anlık değişimleri kontrol altında tutmak imkansız olduğu için sonucun

beklentileri karşılamadığı anlaşılmıştır.

WTM modta toplam 27 adet test yapılmış ve yapılan bu testlere ait sonuçları

gözlemlediğimizde, WTM’in çalışma mantığı gereği bu modta Wi-Fi – Wi-Fi arası

çağrı olasılığı daha fazladır. Nitekim bu test sonuçlarında gözlemlenmiştir.

Hesaplanan PESQ değerleri ve log üzerinden elde edilen RSSI sonuçları mukayese

106

edildiğinde tıpkı HTM modta olduğu gibi LTE-Wi-Fi arası yapılan çağrılarda RSSI

ve PESQ arasında direkt bir ilişki bulunmamaktadır. Fakat Wi-Fi – Wi-Fi arası

yapılan çağrılardaki PESQ ve RSSI değerleri karşılaştırıldığında PESQ skorunun

MO ve MT tarafların RSSI değerlerinin farklarının mutlak değeri ile ters orantılı

olduğu gözlemlenmiştir. Yani MO, MT arasındaki RSSI değerleri farkının mutlak

değeri artarsa PESQ değeri azalmakta, buna karşın fark azaldıkça da PESQ değeri

artmaktadır. Bununla ilgili olarak; test sonuçlarından elde edilen verilerden

regresyon analizi ile PESQ ve MO-MT RSSI farkı arasındaki ilişki matematiksel

olarak ortaya konulmuştur.

Bölüm 7’de yapılan iki önermeden ilki tasarlanan sistem ile VoWifi üzerinden

sesli görüşme yapılıp yapılamayacağını sorgulamaktaydı.Yapılan saha testleri

göstermiştir ki tasarlanan sistem ile VoWifi üzerinden drone kablosuz ağı içerisinde

sesli çağrı yapılabilmektedir. İkinci önerme ise algısal değerlendirme metodu olan

PESQ’in, sistemin kullanıcılara sunduğu hizmet kalitesinin (Quality of Service,

QoS) değerlerlendirilmesinde ve de drone’un QoS’i azami seviyede tutmak için

konumlandırılması amacıyla kullanılıp kullanılamayacağını sorgulamaktaydı.

Testlerden elde edilen sonuçlara göre QoS anlamında PESQ, verilen hizmet kalitesi

hakkında bir fikir vermektedir. Ama burada gönderilen ve alınan ses verileri

arasındaki gecikmenin PESQ skorlarını saptırabileceği testler neticesinde elde

edilen sonuçlarla ortaya konmuştur. Bununla birlikte heterojen bir ağ içerisinde

PESQ metriğine bağlı olarak drone’un konumlandırılması pek de mümkün değildir.

Ancak eğer yapılacak olan çağrılar sadece drone Wi-Fi ağı içerisinde yapılacaksa

bu durumda drone’un konumu, PESQ’i maksimize edecek şekilde RSSI değerleri

kontrol edilerek konumlandırılabilir. Tabi bu konumlandırma işleminin

yapılabilmesi için sisteme ayrı bir blok daha eklenmelidir. Bu blok, RSSI

değerlerini kontrol ederek korelasyon sonucu elde edilen formüllere göre çıkan

sonucu alt limit 3.6’ya (kabul edilebilir PESQ skoru) yakınlaştıracak şekilde

drone’u otonom konumlandırmalıdır.

Sistemin geneline bakıldığında tasarlanan sistem doğal afet veya ağ trafiğinin

sıkışık olduğu, bu nedenlerle de hücresel sistemin yetersiz kaldığı bölgelerde

alternatif şekilde kullanıcıların sesli çağrı yapabilmelerini sağlayabilecektir. Elbette

ki bu tip durumlarda sistemin kullanılabilmesi için öncelikle drone’un uçuş

107

süresinin daha uzun olması beklenmektedir. Nitekim tez çalışması kapsamında

karşılaşılan en büyük olumsuzluklardan bir tanesi de buydu. Tam şarj bir batarya

ile en fazla 5 ya da 6 sorti yapılabilmekte (yaklaşık 16 – 17 dk.) ve bu da test sürecini

kontrollü şekilde yapabilmeyi oldukça güçleştirmiştir.

Elbetteki tasarlanan sistemin eksik yanları vardır. Bunlardan ilki drone’un

yukarıda da bahsedildiği üzere uçuş süresinin kısıtlı olması. Daha yüksek kapasiteli

batarya kullanılarak uçuş süresi arttırılabilir fakat bu ekstra maliyet ve aynı

zamanda uçuş için izin alınmasını gerektirmektedir. İkinci eksiklik ise yerden

kumanda ile kontrol edilmesi ve istenilen noktaya kumanda ile götürülmesidir.

Örneğin drone’un otonom bir şekilde konumunu kendisi bulması ilerleyen

safhalarda sağlanabilir. Bunun için açık kaynak koduna sahip drone modelleri

seçilerek ana kart ile haberleşmesi gerçekleştirilebilir. Üçüncü eksiklik ise ana kart

üzerinde oluşturulan kablosuz ağın güvenlik anahtarının kullanan kişiler tarafından

biliniyor olması gerekmektedir. Bu soruna çözüm olarak kullanıcı cihazlarına

yüklenecek bir uygulama ile drone üzerine yerleştirilen ana kartın yayın yaptığı

kablosuz ağın adı ve şifresi tanımlanabilir. Böylelikle kullanıcı tercihlerine bağlı

olarak eğer drone temelli kablosuz ağ, kullanıcının bulunduğu bölgede ise

kullanıcının cihazı bu ağa rahatlıkla bağlanabilir.

Sonuç olarak tasarlanan sistemin asıl ve temel amacı harici ve pahalı bir ağ

yatırımı yapılmadan alternatif şekilde kullanıcıların sesli görüşme ihtiyaçlarını

karşılamaktır. Nitekim yapılan testler neticesinde de bu işlevi yerine getirebileceği

gözlemlenmiştir. Yakın gelecekte 5. Nesil hücresel sitemler için bu tipte heterojen

ağ çözümleri neredeyse zorunlu hale gelecektir. Bu sebeple yapılan bu çalışma

ileride tasarlanabilecek daha komplike sistemler için temel teşkil edebilir.

108

KAYNAKLAR DİZİNİ

3GPP TS.43_V2.0-1, 2018, Vowifi and Volte entitlement configuration version

2.0, 24p

3GPP TS23.203 V9.9.0, 2011, Policy and charging control architecture, 36-37p

Amazon.com_DJI Phantom4, 2019, https://www.amazon.com/DJI-CP-PT-

000314-Phantom-4-Quadcopter/dp/B01CFXQZD0 (Erişim Tarihi: 20

Temmuz 2019)

Amazon.com_DJI Spark Fly More Combo, 2019,https://www.amazon.com/DJI-

Spark-Combo-Alpine-White/dp/B072C36ZVK (Erişim Tarihi: 20 Temmuz

2019)

Amazon.com_Dromida Ominus, 2019,https://www.amazon.com/Dromida-

Unmanned-Vehicle-Quadcopter-Batteries/dp/B00NHLALDK (Erişim

Tarihi: 20 Temmuz 2019)

Amazon.com_Parrot Ar Drone, 2019,https://www.amazon.com/Parrot-AR-

Drone-2-0-Elite-Quadcopter/dp/B00FS7SSD6 (Erişim Tarihi: 20 Temmuz

2019)

Amazon.com_Phantom 2 V2.0, 2019,https://www.amazon.com/DJI-Phantom-2-

V2-0-Quadcopter/dp/B00P1QC43E (Erişim Tarihi: 20 Temmuz 2019)

Amazon.com_UDI U181A, 2019, https://www.amazon.com/UDI-RC-2-

4GHz%20Quadcopter-Camera/dp/B00O9NGVFC (Erişim tarihi: 20

Temmuz 2019)

Amazon.com_Yunec Q500 4K Typhoon, 2019,

https://www.amazon.com/Yuneec-Typhoon-Quadcopter-Camera-

Steady/dp/B00ZH45ZXG (Erişim Tarihi: 20 Temmuz 2019)

Anritsu, 2015, "LTE Resource Guide" ,

http://www.cs.columbia.edu/6181/hw/anritsu.pdf (Erişim Tarihi: 21

Temmuz 2019)

https://www.amazon.com/DJI-CP-PT-000314-Phantom-4-Quadcopter/dp/B01CFXQZD0

https://www.amazon.com/DJI-CP-PT-000314-Phantom-4-Quadcopter/dp/B01CFXQZD0

https://www.amazon.com/DJI-Spark-Combo-Alpine-White/dp/B072C36ZVK

https://www.amazon.com/DJI-Spark-Combo-Alpine-White/dp/B072C36ZVK

https://www.amazon.com/Dromida-Unmanned-Vehicle-Quadcopter-Batteries/dp/B00NHLALDK

https://www.amazon.com/Dromida-Unmanned-Vehicle-Quadcopter-Batteries/dp/B00NHLALDK

file:///C:/Users/zaferc/Documents/Tez/Thesis/,https:/www.amazon.com/Parrot-AR-Drone-2-0-Elite-Quadcopter/dp/B00FS7SSD6

file:///C:/Users/zaferc/Documents/Tez/Thesis/,https:/www.amazon.com/Parrot-AR-Drone-2-0-Elite-Quadcopter/dp/B00FS7SSD6

https://www.amazon.com/DJI-Phantom-2-V2-0-Quadcopter/dp/B00P1QC43E

https://www.amazon.com/DJI-Phantom-2-V2-0-Quadcopter/dp/B00P1QC43E

https://www.amazon.com/UDI-RC-2-4GHz%20Quadcopter-Camera/dp/B00O9NGVFC

https://www.amazon.com/UDI-RC-2-4GHz%20Quadcopter-Camera/dp/B00O9NGVFC

https://www.amazon.com/Yuneec-Typhoon-Quadcopter-Camera-Steady/dp/B00ZH45ZXG

https://www.amazon.com/Yuneec-Typhoon-Quadcopter-Camera-Steady/dp/B00ZH45ZXG

http://www.cs.columbia.edu/6181/hw/anritsu.pdf

109

Archana, B., Surekha, T.P., 2015, Resource allocation in LTE: An extensive

Review on Methods Challenges and Future Scope, 11 p

Bernard, G., 2007, The IP multimedia subsystem in next generation networks, 10p

DJI Spark Aircraft Specifications, 2019,

https://dl.djicdn.com/downloads/Spark/Spark%20User%20Manual%20V1.

6-.pdf (Erişim Tarihi: 10 Temmuz 2019)

Drone Modelleri, 2019, https://www.outstandingdrone.com/best-drone-

comparison/ (Erişim Tarihi: 20 Temmuz 2019)

Elwakiel, M., ElBadawy, H., Elhennawy, H., 2016, Design of quality of service

parameters for voice over long term evolution "LTE" network, International

journal of sciences:Basic and Applied Research (IJBAR) volume 28

N02,107-125p

FESTO_Jelly,2019,

https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/42068/AirJelly_en.pdf

(Erişim Tarihi: 20 Temmuz 2019)

Foegelle, M.D., 2005, "OTA TRP and TIS Testing",54p,

https://www.google.com.tr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=

7&ved=2ahUKEwjNwPK2zrzjAhVSuXEKHaTwA7gQFjAGegQIARAC

&url=https%3A%2F%2Fmentor.ieee.org%2F802.11%2Fdcn%2F05%2F1

1-05-0944-00-000t-ota-trp-and-tis-testing.ppt&usg=AOvVaw1Vqhbt-

nPBhNPg-ODwDZBi (Erişim Tarihi: 17 Temmuz 2019)

Genc, H., Chin, T., Halpern, M., Reddi, V.J., 2017, Optimizing sensor-cloud

architectures for real-time autonomous drone operation, In sensors to Cloud

Architectures Workshop (SCAW), 8 p.

Guankar, P., Tandır, D., Refia, G., 2015, Range performance evaluation of IEEE

802.11n devices,IEEE International Conference on Industrial Technolohgy

(ICIT), 1920-1925p

https://dl.djicdn.com/downloads/Spark/Spark%20User%20Manual%20V1.6-.pdf

https://dl.djicdn.com/downloads/Spark/Spark%20User%20Manual%20V1.6-.pdf

https://www.outstandingdrone.com/best-drone-comparison/

https://www.outstandingdrone.com/best-drone-comparison/

https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/42068/AirJelly_en.pdf

https://www.google.com.tr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=7&ved=2ahUKEwjNwPK2zrzjAhVSuXEKHaTwA7gQFjAGegQIARAC&url=https%3A%2F%2Fmentor.ieee.org%2F802.11%2Fdcn%2F05%2F11-05-0944-00-000t-ota-trp-and-tis-testing.ppt&usg=AOvVaw1Vqhbt-nPBhNPg-ODwDZBi





110

Haque, S.R., Kormokar, R., Zaman, A., 2017, Drone Ground Control Station

with Enhanced Safety Features, 2nd International Conference for

Convergence in Technology (I2CT)-Mumbai, 1207-1210 p.

Hassanalian, M., Abdelkefi, A., 2017, Classifications application and design

challenges of drones: A review, Progress in Aerospace Sciences, 34 p.

Hu, Y., Loizou, P.C., 2006, "pesq: PESQ objective speech quality measure Matlab

Fonksiyonu"

IEEE Standards Association, 2001, "Part 11 Wireless LAN medium access

control (MAC) and physical layer (PHY) specifications" , p176

ITU-T P.862, 2001, Perceptual evaluation of speech quality (PESQ): An objective

method for end-to-end speech quality assessment of narrow-band telephone

networks and speech codecs , p30

Jungi, W.S., Yim, J.,Ko Y.B., Singh, S., 2017, ACODS: adaptive computation

offloading for drone surveillance system, 16th Annual Mediterranean Ad

Hoc Networking Workshop (Med-Hoc-Net), Budva, 1-6 p.

KO, A.S., Ohanian, O.J., Gelhausen, P., LLC, A., 2007, Ducted fan UAV

modeling and simulation in preliminary design, AIAA modeling and

simulation technologies conference and exhibit, 20 p.

Matolak, D. W., 2015, Unmanned aerial vehicles: Communications challenges

and future aerial networking, 2015 International Conference on Computing,

Networking and Communications (ICNC), Garden Grove,CA, 567-572 p.

Myung, H.G., 2008, Technical overview of 3GPP LTE, 53 p.

Netkrom Technologies, 2019, "Resource allocation in LTE: An extensive Review

on Methods Challenges and Future Scope",

http://www.netkrom.com/legado/support/whitepapers/TDD_vs_FDD_in_

wireless_backhaul_white_paper.pdf (Erişim Tarihi: 21 Temmuz 2019)

http://www.netkrom.com/legado/support/whitepapers/TDD_vs_FDD_in_wireless_backhaul_white_paper.pdf

http://www.netkrom.com/legado/support/whitepapers/TDD_vs_FDD_in_wireless_backhaul_white_paper.pdf

111

Psytechnics, 2001, "PESQ: An Introduction" , p15,

http://www.sageinst.com/downloads/960B/wp_pesq_introduction.pdf

(Erişim Tarihi: 14 Temmuz 2019)

Pulanikkal, B., Patil, S., 2015, "Wi-Fi calling: Supporting voice over carrier Wi-

Fi -Enterprise Wi-Fi and Residential environments" , p16-38,

https://clnv.s3.amazonaws.com/2015/usa/pdf/BRKSPM-2123.pdf (Erişim

Tarihi: 24Temmuz 2019)

Rebecchi, F., Amorim, M.D., Conan, V., Passarella, A., Bruno, F., Conti

M.,2015, Data Offloading Techniques in Cellular Networks: A Survey,IEE

Communications Surveys&Tutorials, 580-603p.

Saha, A., Kumar, A., Sahu, A.K., Raipur, N. , 2017, FPV Drone with GPS used

for Surveillance in Remote Areas, Third International Conference on

Research in Computational Inteligence and Communication Networks

(ICRCICN), 6 p.

Sesia, S., Toufik, I., and Baker, M., 2009, LTE: The UMTS Long Term Evolution

From Theory to Practice, John Wiley & Sons, 14-58 p

Sharetechnote, 2019, "IMS/SIP - MRFC/MRFP" ,

http://www.sharetechnote.com/html/IMS_SIP_MRFC_MRFP.html (Erişim

Tarihi: 23 Temmuz 2019)

SHT Talimatnamesi, "İnsansız hava aracı sistemleri talimatı (SHT

Talimatnamesi)",http://web.shgm.gov.tr/documents/sivilhavacilik/files/me

vzuat/sektorel/talimatlar/SHT-IHA_12062017.pdf (Erişim Tarihi: 11

Temmuz 2019)

Spirent, 2019, "IMS architecture" ,

https://www.spirent.com/~/media/white%20papers/mobile/ims_architectur

e_white_paper.pdf (Erişim Tarihi: 21 Temmuz 2019)

Telesystem Innovations, 2010, "LTE in a Nutshell: The Physical Layer",

https://home.zhaw.ch/kunr/NTM1/literatur/LTE%20in%20a%20Nutshell

%20-%20Physical%20Layer.pdf (Erişim Tartihi: 20 Temmuz 2019)

http://www.sageinst.com/downloads/960B/wp_pesq_introduction.pdf

https://clnv.s3.amazonaws.com/2015/usa/pdf/BRKSPM-2123.pdf

http://www.sharetechnote.com/html/IMS_SIP_MRFC_MRFP.html

http://web.shgm.gov.tr/documents/sivilhavacilik/files/mevzuat/sektorel/talimatlar/SHT-IHA_12062017.pdf

http://web.shgm.gov.tr/documents/sivilhavacilik/files/mevzuat/sektorel/talimatlar/SHT-IHA_12062017.pdf

https://www.spirent.com/~/media/white%20papers/mobile/ims_architecture_white_paper.pdf

https://www.spirent.com/~/media/white%20papers/mobile/ims_architecture_white_paper.pdf

https://home.zhaw.ch/kunr/NTM1/literatur/LTE%20in%20a%20Nutshell%20-%20Physical%20Layer.pdf

https://home.zhaw.ch/kunr/NTM1/literatur/LTE%20in%20a%20Nutshell%20-%20Physical%20Layer.pdf

112

US Department of Transportation, 2013, Unmanned Aircraft System (UAS)

Service Demand 2015-2035: Literature Review & Projections of Future

Usage, tech. rep., v.0.1, 3-4 p.

Vergouw, B., Nagel, H., Bondt, G., Custers, B., 2016, Drone Technology:Types,

Payloads, Applications, Frequency Spectrum Issues and Future

Developments, 26 p.

Wang, L., Hu, B., Chen, S., 2018, Energy Efficient Placement of a Drone Base

Station for Minimum Required Transmit Power, IEEE Wireless

Communications Letters,4 p.

Wuttidittachotti, P., Daengsi, T., 2015, Quality Evaluation of Mobile Networks

Using VoIP Applications: A Case Study with Skype and LINE based-on

Stationary Tests in Bangkok, International Journal of Computer Network

and Information Security (IJCNIS), 14p

Yang, Y., Kumar, A., Sahu, A.K., Raipur, N. , 2017, FPV Drone with GPS used

for Surveillance in Remote Areas, Third International Conference on

Research in Computational Inteligence and Communication Networks

(ICRCICN), 6 p.

Yanmaz, E., Yahyanejad, S., Rinner, B., Hellwagner, H., Bettstetter, C., 2017,

Drone networks: Communications, coordination, and sensing, Ad-Hoc

Networks, 15 p.

Yong, Z., Rui, Z., Teng J., 2016, Wireless Communications with Unmanned

Aerial Vehivles: Opportunities and Challenges., IEEE Communication

Magazine., 7p.

113

TEŞEKKÜR

Yüksek Lisans Eğitimim ve Tez çalışmam sürecinde beni bilgi ve tecrübesiyle

yönlendiren, desteğini hiçbir şekilde esirgemeyen danışman hocam Sn. Doç. Dr.

Radosveta Sokullu’ya teşekkürü bir borç biliyorum.

İş arkadaşlarıma tez sürecinde göstermiş oldukları hassasiyet ve

anlayışlarından dolayı teşekkür ediyorum. Teknik anlamda cihazın tam yansımasız

oda ölçümlerinde göstermiş olduğu destekten dolayı Haluk Bağcıbaşı’na ayrıca

teşekkür etmek istiyorum.

Saha testleri esnasında drone’un kontrol edilmesi ve ölçümlerin sağlıklı şekilde

yapılabilmesi hususunda bana yardımcı olan Alişan Aygar ve Elif Ege Diken’e

değerli katkıları için teşekkür ederim.

Son olarak beni bugünlere getiren ve desteklerini her daim arkamda hissettiğim

aileme sonsuz teşekkürler ediyorum.

114

ÖZGEÇMİŞ

Ad: Zafer

Soyad: Çalışkan

Uyruğu: Türkiye Cumhuriyeti

Doğum Yeri: Balıkesir

Doğum Tarihi: 15.02.1988

E-mail Adresi: [email protected]

Telefonu: +90 542 541 12 84

Adres: Ege Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Müh.

35100, Bornova, İzmir

Lisans Eğitimi: Uludağ Üniversitesi

Elektronik Mühendisliği

Uzmanlık Alanları: Sistem Tasarımı,

Sayısal Elektronik ve Haberleşme,

Mikro dalga Elektroniği

Date post:	12-Mar-2023
Category:	Documents
Upload:	khangminh22
View:	0 times
Download:	0 times