Sustainable design of future wireless communication networks with high-altitude platform stations HAPS)
Yüksek irtifa platform istasyonları (HAPS) ile gelecek kablosuz iletişim ağlarının sürdürülebilir tasarımı
- Tez No: 1021504
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ METİN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Altıncı nesil (6G) kablosuz hücresel ağlara doğru evrim; her yerde kesintisiz bağlantı, daha düşük gecikme ve sürdürülebilir işletim gereksinimleri tarafından yönlendirilmekte olup, enerji verimliliğini radyo erişim ağları (RAN) için kritik bir hedef haline getirmektedir. Bu bağlamda, hücre anahtarlama (cell switching), düşük yüklü baz istasyonlarının (BS) kapatılması yoluyla enerji tüketimini azaltan etkili bir teknik olarak yaygın şekilde incelenmiştir. Kapsama ve bağlantıyı geliştirmek amacıyla, özellikle Uluslararası Mobil Telekomünikasyon (IMT) baz istasyonları (HIBS) olarak modellenen yüksek irtifa platform istasyonları (HAPS) olmak üzere, karasal olmayan ağlar (NTN) giderek karasal ağlara (TN) entegre edilmektedir. HIBS destekli hücre anahtarlama enerji verimliliğini artırabilse de, HIBS'e aşırı bağımlılık; daha yüksek yol kaybı ve elverişsiz yayılım koşulları nedeniyle kullanıcı performansını düşürebilmekte, ayrıca HIBS'in birincil trafik taşıyıcısına dönüşmesine neden olabilmektedir. Bu sorunu ele almak amacıyla, bu tezde HIBS kullanımının açıkça sınırlandırıldığı ve kullanıcı odaklı performansın korunduğu yayılım ve veri hızı farkındalıklı, sınırlandırılmış NTN tabanlı bir hücre anahtarlama çerçevesi önerilmektedir. Geleneksel enerji odaklı model (EFM), ağ güç tüketimi, HIBS kullanımı, bağlantısız kullanıcı sayısı, veri hızı düşüşü yaşayan kullanıcılar ve adalet metriğini dikkate alan kısıtlı çok amaçlı bir optimizasyon problemine dönüştürülmüştür. Ayrıca, NTN'ye özgü kanal koşullarını yansıtmak amacıyla bina giriş kaybı (BEL) ve atmosferik zayıflama gibi gerçekçi yayılım etkileri modele dahil edilmiştir. Optimizasyon problemi, enerji verimliliği ile kullanıcı performansı arasında esnek bir denge sağlayan ε-kısıt yöntemi (εCM) ile çözülmüştür. Sonuçlar, önerilen çerçevenin EFM'ye kıyasla orta kullanıcı yoğunluklarında HIBS kullanımını %80'e kadar azalttığını, yüksek kayıplı iç mekân kullanıcıları için veri hızı düşüşünü %70'e kadar azalttığını ve %15'e kadar ek güç tasarrufu sağladığını göstermektedir. Son olarak, Python–Sionna–OpenAirInterface (OAI) tabanlı hibrit değerlendirme, önerilen çerçevenin simülasyona dayalı geleneksel yaklaşımların ötesinde pratik uygulanabilirliğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The evolution of wireless cellular networks toward sixth-generation (6G) systems is driven by the need for ubiquitous connectivity, lower latency, and sustainable operation, making energy efficiency a critical objective for radio access networks (RAN). In this context, cell switching has been widely investigated as an effective technique to reduce energy consumption by switching off underutilized base stations (BSs). To further enhance coverage and connectivity, non-terrestrial networks (NTN), particularly high-altitude platform stations (HAPS) modeled as International Mobile Telecommunications (IMT) BSs (HIBS), are increasingly integrated into terrestrial networks (TN). Although HIBS-assisted cell switching can improve energy efficiency, excessive reliance on HIBS may degrade user performance due to higher path loss and unfavorable propagation conditions, while turning HIBS into a primary traffic carrier. To address this issue, this thesis proposes a propagation- and rate-aware bounded-NTN cell switching framework, where HIBS utilization is explicitly constrained while maintaining user-centric performance. The conventional energy-focused model (EFM) is reformulated as a constrained multi-objective optimization problem considering network power consumption, HIBS utilization, unconnected users, data rate degradation, and fairness. Realistic propagation effects, including building entry loss (BEL) and atmospheric attenuation, are incorporated to reflect NTN-specific channel conditions. The optimization problem is solved using the ε-constraint method (εCM), enabling a flexible trade-off between energy efficiency and user performance. Results show that the proposed framework reduces HIBS utilization by up to 80% at moderate user densities compared to EFM, mitigates data rate degradation by up to 70% for high-loss indoor users, and achieves up to 15% additional power savings. Finally, a hybrid Python–Sionna–OpenAirInterface (OAI) evaluation demonstrates the practical feasibility of the framework beyond conventional simulation-only studies.
Benzer Tezler
- Convertibility: Theory and evaluation of Turkish Lira convertibility
Başlık çevirisi yok
M.ZAFER BAYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Ekonomiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
DR. GÖKHAN ÇAPOĞLU
- Sustainable development strategy in regional planning and a case study on Seyfe region
Başlık çevirisi yok
AYŞE ÖZNUR ÖZER
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Şehircilik ve Bölge PlanlamaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDA ERAYDIN
- Physical, social and economic carrying capacity concepts in tourism planning for environmentally sustained development
Başlık çevirisi yok
DİLEK POSTACIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1991
Şehircilik ve Bölge PlanlamaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. AYDA ERAYDIN
- Sürdürülebilir kalkınma modeli ve azgelişmiş ülkeler (Türkiye açısından bir değerlendirme)
Başlık çevirisi yok
ŞABAN UYAR
