Enhanced unmanned aerial vehicle communication optimization in healthcare 5.0 via blockchain and 5G
Sağlık hizmetleri 5.0 için 5G ve blockchain tabanlı insansız hava araçlarından her şeye haberleşmenin gelişmiş optimizasyonu
- Tez No: 982169
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT BİLGEHAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bilim ve teknoloji, Dinamik optimizasyon, Mobil sağlık, Rota optimizasyonu, Siber sağlık, Süreç optimizasyonu, Taşımalı sağlık sistemi, Yörünge optimizasyonu, İletişim sistemleri, Five-Generation Wireless Telephone Technology, Science and technology, Dynamic optimization, Mobile health, Route optimization, Cyber Wellness, Process optimization, Bussed health system, Orbit optimization, Communication systems
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yakın Doğu Üniversitesi
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sağlık hizmetleri 5.0 sistemi, insan merkezli dönüşümü, Nesnelerin interneti (IoT) tabanlı, beşinci nesil (5G) destekli ağ ve yapay zeka odaklı büyük veri analizleri ile dijitalleşen yenilikçi bir sistemdir. Bu çalışmada, Sağlık hizmetleri 5.0 çerçevesinde sunulan ileri seviye bir haberleşme ve veri yönetimi altyapısı geliştirilmiştir. Sağlık 5.0 sisteminde İnsansız Hava Aracı (İHA) tabanlı haberleşme altyapısının da kullanılması ile bütüncül dijital yapı kurularak operasyonların daha akıllı, verimli ve kesintisiz yürütülmesini sağlanır. Bu çalışmada, İHA'lar yalnızca birer taşıyıcı araç olmaktan çıkar; sağlık ağı içinde aktif bir karar destek unsuru hâline gelir. Geliştirilen 5G entegreli ve blockchain tabanlı sistem, sağlık hizmetleri 5.0 ile birlikte gelen siber-fiziksel sistem entegrasyonu, İHA'ların sağlık verilerini çevre birimleriyle güvenli ve anlık şekilde paylaşmasına olanak tanır. Özellikle 5G'nin sunduğu yüksek veri hızı ve düşük gecikme özellikleri, sağlık hizmetlerindeki veri akışının gecikmesiz bir şekilde gerçekleşmesini mümkün kılar. Geliştirilen sistemde iki farklı algoritma tanıtılmış ve gerçek uygulamalardaki tüm olasılıkları içerecek şekilde üç farklı senaryo uygulanmıştır. Sistemdeki çoklu bağlantı mimarisi, İHA'dan doğrudan başka bir İHA'ya, baz istasyonuna veya yer cihazlarına yönlendirme yapılması, ağ esnekliği ve sürekliliği açısından önemli bir avantaj sağlar. İHA'dan Her Şeye (İHA2X) bağlantısı, kesinti risklerini azaltılır; ağda bir düğüm arızalansa bile veri iletimi alternatif yollarla sürdürülebilir. Geliştirilen sistemin simülasyon sonuçları, optimum rota seçilerek iletilen verilerin doğruluğunu garanti eden düşük bit hata oranı (BER) sağlayarak sağlık hizmetinin kalitesini doğrudan artırır. Yüksek sinyal-parazit gürültü oranı (SINR) değerleri sayesinde sinyalin güçlülüğü korunur ve iletim kararlılığı artar. Bu, özellikle İHA2X süresince bağlantı sürekliliğini garanti eder. Ayrıca, veri iletimi sırasında sabit sinyal gücü korunmuştur. İHA'nın hareketine, çevresel faktörlere veya ağ yüküne bağlı sinyal zayıflamalarını minimize edilmiştir. Bu kararlılık, enerji yönetimi açısından da büyük önem taşır. Sabit sinyal düzeyi, enerji tüketimini dengeleyerek İHA'nın görev süresini uzatır ve ağ genelinde daha uzun süreli ve etkili operasyon sağlanmıştır. Genel olarak bu tez, 5G haberleşme ağlarının ötesinde blok zinciri ve İHA ağlarının entegrasyonuna ilişkin kapsamlı bir optimizasyon sunarak Sağlık hizmetleri 5.0 alanına katkıda bulunmaktadır Haberleşme sisteminin bu kapsamda optimize edilmesi, yalnızca teknik bir gelişme değil; aynı zamanda sağlık hizmetinin ulaşılabilirliğini, kalitesini ve sürekliliğini artıran bir unsur olarak Sağlık hizmetleri 5.0 vizyonuna doğrudan hizmet eder.
Özet (Çeviri)
Healthcare 5.0 is an innovative system designed to provide fast and effective solutions, digitalized with human-centred transformation, Internet of Things (IoT) based, Fifth Generation (5G) supported network and artificial intelligence focused big data analysis in healthcare services. In this study, an advanced communication and data management infrastructure has been developed within the framework of Healthcare 5.0. The Unmanned Aerial Vehicle (UAV) application, which uses communication infrastructure in the Healthcare 5.0 system, also establishes a holistic digital structure, and operations are carried out more intelligently, efficiently, and uninterruptedly. In this study, UAVs are no longer just carrier vehicles; they become an active decision-support element within the healthcare network. The developed 5G integrated and blockchain-based system, the cyber-physical integration with Healthcare 5.0, allows UAVs to share health-based data with peripherals securely and instantly. In particular, the high data rate and low latency features offered by 5G make it possible to realize the data flow in healthcare services without delay. The proposed system introduces two new algorithms and implements three scenarios to cover all possibilities in real applications. The system's multi-link architecture, routing directly from the UAV to another UAV, base station, or ground user device, provides a significant advantage regarding network flexibility and continuity. UAV-to-Everything (UAV2X) connectivity reduces the risk of outages; even if a node fails within the network, data transmission can be maintained through alternative means. The simulation results of the proposed system directly improve healthcare network quality by providing a low Bit Error Rate (BER), which guarantees the accuracy of the transmitted data through the selection of an optimal transmission route. The strong Signal-to-Interference Noise Ratio (SINR) values ensure the signal remains robust, maintaining stable transmission. This guarantees connection continuity, especially during UAV2X. Furthermore, constant signal power is maintained during data transmission. Signal attenuation due to the UAV's movement, environmental factors, or network load is minimized. This stability is also crucial for energy considerations management. The constant signal level stabilizes energy consumption, extending the UAV's mission duration and enabling longer and more efficient operation across the network. The work in this thesis improves Healthcare 5.0 by presenting a unique optimization of the integration of blockchain and UAV networks beyond 5G communication networks. Optimizing the communication system in this context is a technical improvement and directly serves the vision of Healthcare 5.0 as an element that increases healthcare availability, quality and continuity.
Benzer Tezler
- 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
- Next generation wireless networks for social good
Sosyal fayda için yeni nesil telsiz ağlar
SULTAN ÇOĞAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SEÇİNTİ
- Mikro hava araçlarının bilinmeyen ortamlarda görüntü temelli kontrolü
Vision based control of micro air vehicles in unknown environments
CİHAT BORA YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- A software defined network framework in 5G wireless systems
5G kablosuz sistemlerde yazılım temelli ağ iskeleti
GÖKHAN SEÇİNTİ
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Integrating path planning and image processing with UAVs for disease detection and yield estimation in indoor agriculture
Kapalı alan tarımda hastalık tespiti ve verim tahmini için rota planlama ve görüntü işlemenin İHA'larla entegre edilmesi
ONAT ERDOĞMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ