Kentsel 5G kablosuz iletişim sistemlerinde enerji verimliliği
Energy efficiency in urban 5G wireless communication systems
- Tez No: 952578
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TAYFUN ACARER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 160
Özet
Bu çalışmanın konusunu kentsel 5G ağlarının enerji verimliliğini optimize etmek ve ışın oluşturma teknolojisi (beamforming) ile gelişmiş anten yapılandırmalarının rolünü araştırmak oluşturmaktadır. Milyarlarca cihazın birbirleri ile iletişim kurma ihtiyacı, hızlı, düşük gecikmeli büyük verilerin güvenli transferi ile birlikte büyük bir 5G IOT (Nesnelerin İnterneti) ekosisteminin ortaya çıkması beklenmektedir. Bu çalışma ile birlikte 5G'de bağımlı / bağımsız çalışma şekillerinin üzerinde durulması gerektiği, mevcut iletişim sistemleri ile beraber çalışma ihtiyacının da göz ardı edilmemesi gerektiği, iletişimde uygulanan“Beamforming”gibi yöntemlerle daha az enerji harcanması ve kaliteli bir iletişimin mümkün olduğu görülmektedir. Mevcut durumda literatür taraması, içerik analizi, niteliksel araştırma ve önerilerle güncel durum analiz edilmiş ve 5G'nin özellikleri ve avantajları üzerinde durularak hayatımıza ne gibi kolaylıklar katabileceği araştırılmıştır. Ayrıca simülasyon çalışmaları ile elde edilen somut veriler değerlendirilerek gerçekçi sonuçlar ortaya konulmuş, yapılan analiz çalışmaları ve yorumlar ile literatüre önemli katkılar yapılacağı ve bu alanda yapılacak çalışmalara önemli katkılar sunacağı, öncü olacağı düşünülmektedir. 5G'nin sağlık, ulaşım, eğlence, savunma sanayisi, üretim gibi alanlarda kullanılması bu alanlarda birçok fayda sağlayacaktır. Zenginleştirilmiş mobil geniş bant teknolojisi ile 5G bize daha hızlı bağlantı, daha çok kapasite sağlar. Ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim ile günümüzde 50 ms'lik gecikmeler normal kabul edilirken bu gecikme süreleri oldukça kısalacak, 1 ms'ye kadar inecektir. 5G tüm dünya çapında çok sayıda sektörde kullanım alanına sahiptir ve sektörler de gelişim açısından 5G'ye oldukça ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışma, kentsel 5G ağlarında enerji verimliliğini optimize etmeye yönelik stratejileri araştırıyor ve ışın oluşturma teknolojisinin ve gelişmiş anten yapılandırmalarının kullanımını vurguluyor. Verici güç seviyeleri, taşıyıcı frekansları, anten yükseklikleri ve yapı malzemeleri gibi sistem parametrelerinin enerji tüketimi ve sinyal yayılımı üzerindeki etkisi, kapsamlı sayısal sonuçlar ve senaryo tabanlı simülasyonlar aracılığıyla araştırılıyor. Bulgular, farklı frekanslar, anten yükseklikleri ve malzemeler arasında önemli sinyal zayıflaması ve yol kaybı değişimlerini ortaya koymaktadır. Dahası, yönlendirilmiş iletimler yoluyla sinyal yayılımını geliştirmede ve enerji tüketimini azaltmada ışın oluşturmanın kritik rolünü göstermektedir. Işın oluşturma tekniklerinin benimsenmesi yalnızca paraziti en aza indirmekle kalmaz, aynı zamanda daha yüksek veri hızları sağlayarak ağ verimliliğini artırır. Araştırma, uygun anten parametrelerini seçme ve ışın oluşturma teknolojilerini entegre etme dahil olmak üzere optimum dağıtım stratejilerini belirler. Bu stratejiler, kentsel ortamlarda çalışan 5G ağları içinde enerji verimliliğinde önemli iyileştirmelere yol açarak ağ tasarımı ve dağıtım çabaları için pratik çözümler sunar. Bu araştırma, 5G teknolojisinin kentsel altyapılara sorunsuz bir şekilde entegre edilmesinin önünü açmaktadır. Bu araştırma, kentsel ortamlarda 5G kablosuz iletişim sistemlerinin optimize edilmesine ilişkin mevcut bilgiye önemli ölçüde katkıda bulunmaktadır. Enerji verimliliğine öncelik vererek ve ışın oluşturma gibi gelişmiş teknolojilerden yararlanarak, alandaki paydaşlar 5G'nin dönüştürücü potansiyelinden faydalanmaya teşvik edilmektedir. Bu araştırma, günümüz dünyasında önemli bir husus olan çevresel etkiyi en aza indirirken kentsel nüfusların gelişen iletişim ihtiyaçlarını karşılamaya yardımcı olmaktadır.
Özet (Çeviri)
The subject of this study is to optimize the energy efficiency of urban 5G networks and to investigate the role of advanced antenna configurations with beamforming technology. The need for billions of devices to communicate with each other, along with the secure transfer of fast, low-latency big data, is expected to create a large 5G IOT (Internet of Things) ecosystem. With this study, it is seen that dependent / independent working methods in 5G should be emphasized, the need to work together with existing communication systems should not be ignored, less energy consumption and high quality communication are possible with methods such as“Beamforming”applied in communication. The current situation has been analyzed with literature review, content analysis, qualitative research and recommendations, and it has been researched what conveniences 5G can add to our lives by emphasizing its features and advantages. In addition, realistic results have been revealed by evaluating the concrete data obtained through simulation studies, and it is thought that significant contributions will be made to the literature with the analysis studies and comments made, and it will provide important contributions to the studies to be made in this field and will be a pioneer. The use of 5G in areas such as health, transportation, entertainment, defense industry and production will provide many benefits in these areas. With enriched mobile broadband technology, 5G provides us with faster connection and more capacity. With ultra-reliable low-latency communication, while delays of 50ms are considered normal today, these delay times will be considerably shorter, down to 1ms. The deployment of 5G technology in urban environments is recognised as a significant opportunity to revolutionise wireless communication across various sectors. This study investigates strategies for optimizing energy efficiency within urban 5G networks, emphasising the utilisation of beamforming technology and advanced antenna configurations. The impact of system parameters such as transmitter power levels, carrier frequencies, antenna heights, and construction materials on energy consumption and signal propagation is explored through comprehensive numerical results and scenario-based simulations. The findings reveal substantial signal attenuation and path loss variations across different frequencies, antenna heights, and materials. Moreover, they demonstrate the critical role of beamforming in enhancing signal propagation and reducing energy consumption through directed transmissions. The adoption of beamforming techniques not only minimises interference but also enables higher data rates, thereby improving network efficiency. The research identifies optimal deployment strategies, including selecting appropriate antenna parameters and integrating beamforming technologies. These strategies lead to significant improvements in energy efficiency within 5G networks operating in urban environments, offering practical solutions for network design and deployment efforts. This research paves the way for the seamless integration of 5G technology into urban infrastructures. This research significantly contributes to the growing knowledge of optimising 5G wireless communication systems in urban settings. By prioritising energy efficiency and leveraging advanced technologies such as beamforming, stakeholders in the field are empowered to harness the transformative potential of 5G. This research helps meet the evolving communication needs of urban populations while minimising environmental impact, a crucial consideration in today's world.
Benzer Tezler
- AI-enhanced dynamic preemptive resource allocation in next generation cellular networks
Yeni nesil hücresel ağlarda yapay zeka destekli dinamik öncelikli kaynak tahsisi
EGE ENGİN
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Analysis of interference and signal quality in cellular wireless networks
Hücre kablosuz ağlarda girişim ve sinyal kalitesi analizi
SAZAN KAMIRAN HASAN AL-JAFF
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BAYAT
- Deep learning based resources allocation for 5G networks
Başlık çevirisi yok
ZIADOON TAREQ OBAID ALYASARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEFER KURNAZ
- 5g sistemlerinde açık alan yayılım kaybı modellemesi için web tabanlı bir yazılım aracının geliştirilmesi
Development of a web-based software tool for outdoor path loss modeling in 5g systems
CİHAN BARIŞ FINDIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM ÖZGÜN
- FM band channel measurements and modelling
FM bandi kanal ölçümlerı ve modellenmesı
OMAR MOHAMED MOHAMED IBRAHIM AHMADIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KEMAL ÖZDEMİR