Enhanced non-terrestrial networks for 6G and beyond
6G ve ötesı içın gelışmış karasal olmayan ağlar
- Tez No: 966092
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Karasal olmayan ağlar (Non-Terrestrial Networks – NTNs), Karasal Ağlar (Terrestrial Network – TN) altyapısının kurulumunun zor ve maliyetli olduğu uzak bölgelerde kesintisiz bağlantı sağlamak amacıyla altıncı nesil haberleşme (6G) ağlarında kritik bir rol oynaması beklenmektedir. Bu yeni nesil gelişme, özellikle hareketlilik yönetimi ve güçlü güvenlik açısından önemli zorlukları da beraberinde getirmektedir. İnsansız hava araçları (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs), yüksek irtifa platform istasyonları (High Altitude Platform Stations – HAPS) ve uydular gibi NTN'ın dinamik ve heterojen yapısı, sinyal yükünü azaltan ve güvenilir iletişim sağlayan gelişmiş hareketlilik yönetim çözümlerini gerekli kılmaktadır. Bu nedenle, yüksek hareketlilikten ötürü yer istasyonlarıyla sık sık bağlantı değiştiren alçak yörüngeli uydular (Low Earth Orbit – LEO) için el değiştirme (Handover – HO) yönetimini inceliyoruz. Öncelikle, 3. nesil ortaklık projesi (3rd Genera-tion Partnership Project – 3GPP) dokümanlarında önerildiği üzere geleneksel ve alternatif tabanlı HO yöntemlerinin S Bandı ve Ka Bandı'ndaki performansı değerlendirilmiştir. Daha sonra, uydu yörüngesine dayalı olarak dinamik bir eşik kararı veren yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Simülasyon sonuçları, S Bandı için güç tabanlı mekanizmaların etkinliğini ortaya koyarken, Ka Bandı'nda ise alternatif yöntemlerin ek yük ve genel iletişim bağlantı kalitesi açısından çok daha iyi bir denge sağladığını göstermektedir. Öte yandan, NTN'nin kendine özgü mimarisi ve operasyonel özellikleri güvenlik açıkları sergilemekte olup, güvenlik tehditlerine karşı veri bütünlüğünü ve güvenilirliği sağlayacak sağlam ve uyarlanabilir önleme teknikleri gerektirmektedir. HAPS, uluslararası mobil telekomünikasyon (International Mobile Telecommunications – IMT) baz istasyonu (Base Station – BS) kurulumu için umut vadeden bir teknoloji olarak görülmekle birlikte, daha yüksek görüş hattı olasılığı (Line-of-Sight – LOS) ve geniş kapsama alanı gibi kendine özgü operasyonel özelliklerinden dolayı farklı güvenlik açıklarıyla karşı karşıya kalmaktadır. Bu doğrultuda, anten radyasyon desenine dair bilgi kullanarak stratejik konumlanma gerçekleştiren uyarlanabilir bir erişim/taşıyıcı karıştırıcısına dayalı potansiyel bir tehdit modeli önerilmektedir. Bu çalışmanın bağlamında, güvenlik açığı bölgesi, uyarlanabilir erişim/taşıyıcı karıştırıcısının erişim veya taşıyıcı bağlantılarında maksimum gir-işim yaratmak amacıyla otonom olarak konumlandığı bölgeyi ifade etmektedir. Elde edilen sonuçlar, akıllı karıştırıcının hem erişim hem de taşıyıcı bağlantı performansını düşürdüğünü, ancak taşıyıcı bağlantının çok daha savunmasız olduğunu göstermektedir. Tek bir saldırganın yalnızca taşıyıcı bağlantıyı hedef alması, birden fazla erişim bağlan-tısına yapılan saldırıya kıyasla daha ciddi ağ bozulmasına yol açmaktadır. Bu saldırıyı hafifletmek için, doğrudan dizili yayılım spektrumu (Direct Sequence Spread Spectrum – DSSS) tekniğini karşı önlem olarak kullanıyoruz; bu yöntem, karıştırma girişimini etkili bir şekilde azaltmakta ve belirlenen güvenlik açığı bölgesindeki bağlantı kalitesini iyileştirmektedir.
Özet (Çeviri)
Non-terrestrial networks (NTNs) are anticipated to play a pivotal role in sixth generation (6G) networks in providing seamless connectivity in remote areas where terrestrial network (TN) infrastructure is difficult and expensive to deploy. This next-generation development brings significant challenges, especially in terms of mobility management and robust security. The dynamic and non-homogeneous nature of NTNs, such as uncrewed aerial vehicles (UAVs), high altitude platform stations (HAPS), and satellites, demand enhanced mobility management solutions that reduce the signaling overhead and provide reliable communication. Therefore, we look at handover management for low Earth orbit (LEO) satellites, which frequently switch connections with the ground nodes due to high mobility. First, the handover (HO) performance in S and Ka-band for conventional and alternative-based HO methods as recommended in 3rd Generation Partnership Project (3GPP) documents is evaluated. Then, a new approach that makes a dynamic threshold decision based on satellite trajectory is proposed. The obtained simulation results indicate the efficacy of power-based mechanisms for the S-band, while showing that the alternative methods provide a much better balance at the Ka-band in terms of the overhead and the overall communication link quality. On the other hand, the unique architecture and operational characteristics of NTNs display security vulnerabilities, demanding robust and adaptive mitigation techniques that ensure data integrity and reliability against security threats. HAPS as a promising technology for International Mobile Telecommunications (IMT) base station (BS) deployment, suffer from different vulnerabilities due to unique operational characteristics such as a higher probability of line-of-sight (LoS) and wide area coverage. Consequently, we propose a potential threat model for access and backhaul links with an intelligent behavior, i.e., an adaptive access/backhaul jammer that leverages antenna radiation pattern knowledge for strategic positioning. In the context of this study, the vulnerability zone is the region where the adaptive access/backhaul jammer is autonomously positioned to cause maximum interference in access or backhaul. The results indicate that the intelligent jammer degrades both access and backhaul link performance, with the backhaul link performance being significantly vulnerable. A single attacker targeting the backhaul causes more severe network degradation than an attack on multiple access links. To mitigate this attack, we leverage the Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) technique as a countermeasure, which effectively reduces jamming interference and improves link quality within the identified vulnerability zone.
Benzer Tezler
- Karasal olmayan ağların kapsama analizi
Coverage analysis of non-terrestrial networks
BİLAL ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİHA TEDİK BAŞARAN
- RIS-röle donanımlı İHA ağları: Yeni tasarımlar ve performans analizleri
RIS-relay equipped UAV networks: New designs and performance analyses
AHMET MUAZ AKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Index modulation based designs, error performance and physical layer security analyses for unmanned aerial vehicle networks
İnsansız hava aracı ağları için indis modülasyonu tabanlı tasarımlar, hata performansı ve fiziksel katman güvenlik analizleri
AYŞE BETÜL BÜYÜKŞAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Physical layer security performance of satellite networks
Uydu ağlarının fiziksel katman güvenlık başarımı
OLFA BEN YAHIA
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
Assoc. Prof. Dr. EYLEM ERDOĞAN
- Gelecek nesil haberleşme sistemlerinde insansız hava araçları için kaynak yönetim teknikleri
Resource management techniques for unmanned aerial vehicles in next generation communication systems
UYGAR DEMİR
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK TOKER