AR-AR bakış açısıyla yeni nesil kablosuz ağlar için katmanlar arası tasarım

Otomobil endüstrisindeki gelişmeler, pek çok güvenlik önlemi olan hızlı ve konforlu araçlar üretilmesini sağlamıştır. Bu sayede otoyolların daha güvenli hale getirilmesi amaçlanmıştır. Fakat yayınlanan raporlara göre trafik kazaları, halen dünya çapında en fazla can kaybı sebeplerinden biridir. Trafik kazalarını azaltmak için, araçları ve iletişim altyapısını birbiri ile haberleştiren akıllı taşıma sistemleri (ATS) kullanılabilir. Güvenlik odaklı tasarlanan ATS'lerin; rota optimizasyonu, eğlence uygulamaları, azaltılan yakıt tüketimi ve buna bağlı karbon emisyonunu düşürmek gibi başka hedefleri de bulunmaktadır. Tüm bu hedefler ancak araçların birbirleri ve çevreleriyle haberleşmesi ile gerçekleştirilebilir. Bu haberleşme sistemi, belirli bir yerel bölgede fiziksel olarak yakın olan araçların kendi aralarında araçtan-araca (AR-AR) haberleştiği ve bu araçların çeşitli iletişim altyapıları ile araçtan-altyapıya (AR-ALT) haberleştiği ağlar olmak üzere iki ana kısımda değerlendirilebilir. Kablosuz olarak iletişim sağlayan bu ağlar, hareket halinde olan araçlardan ötürü çoğu zaman yüksek devingenliğe sahiptir. Bu devingenlik, özellikle AR-AR ağlarının topolojilerinin süreklilik arz etmemelerine neden olur. Bu yüzden, hücresel ağlar gibi geleneksel kara yayınlarına kıyasla, AR-AR bağlantılarının oluşturulması, devam ettirilmesi ve servis kalite gereksinimlerinin (SKG) sağlanması çok daha zordur. AR-AR haberleşmesi acil durum mesajları dahil olmak üzere pek çok SKG'ye sahip farklı mesaj türlerini içinde barındırır. Acil durum mesajlarının birbirine yakın araçlar arasında hızlı ve doğru bir biçimde iletilmesi büyük bir öneme sahiptir. Bu durum bilgi akışının sağlanması, veri bütünlüğünün korunması, yetkilendirme ve güvenlik konularını hayati kılar. Olası hataların can ve mal kaybına sebep olabileceği hassas bir yapıya sahip olan AR-AR ağları için iletişim aksaklıkları ciddi sorunlar teşkil etmektedir. Bu sorunların AR-ALT ağlarında, kablolu iletişim altyapısının sinyalleşmeyi kesintisizce yapabildiği varsayıldığı için nispeten daha kolay çözülebileceği düşünülmektedir. AR-AR ağlarında ise bu sorunları çözmek için genellikle literatürde katmanlı yapılar tercih edilmektedir. Bu yapılar çok güçlü ve başarılı olmalarına rağmen, devingen olarak kaynak tahsisi yapan AR-AR ağlarında gecikmelere sebep olmakta ve bu ağlara has bazı sorunlarının çözümü için yetersiz kalmaktadır. Katmanlar-arası bir tasarım, daha esnek bir yapı sağladığından dolayı sözü edilen sorunlar için uygun bir çözüm adayı olabilir. AR-AR ağları için standartlaştırma çalışmaları henüz tamamlanmamış olup mevcut standartlaştırma çalışmalarında ağa dahil olma prosedürleri ve servis kanalı seçme yöntemlerinden bahsedilmemektedir. Bu durum standartlarda, çeşitli katmanlarda tasarım boşluklarının olduğunu ortaya koymaktadır. Doğal olarak bu boşluklar özellikle katmanlar-arası araştırma çözümleri ile desteklenip tamamlanabilir. Bu tezde AR-AR ağları için ortalama çakışma sayısını en aza indirecek yeni bir katmanlar-arası tahmine dayalı kanal seçme mekanizması önerilmiş ve hem fiziksel katmanı hem de ortam-erişim katmanını içeren tümleşik katmanlar-arası bir yapı ortaya koyulmuştur. Öncelikle fiziksel katmanda karar verebilecek kadar yeterli istatistiğin toplanması için gereken hesaplama sayısını azaltan yeni bir basamaklı algılama yöntemi geliştirilmiştir. Daha sonra tahmine dayalı algılama stratejisi için gereken koşullar kuramsal olarak türetilmiş ve sonuçlar toplanan saha verileri ile karşılaştırılmıştır. Gerekli koşulların sağlandığı çeşitli trafik senaryolarında önerilen doğrusal tahmin stratejilerinin, genel Markov tabanlı tahmin stratejilerine oranla daha iyi performans sağladığı görülmüştür. Son olarak ortam-erişim katmanında evrensel yayın kanalı üzerinde çalışan adaylık sistemine bağlı sunucu-istemci mimarisini kullanan bir protokol geliştirilmiştir. Bu protokol fiziksel katmanın tahmine dayalı kanal seçme yöntemi verileri ile beslenerek olası en uygun kanal seçilmiş ve ağa giriş prosedürleri tamamlanmıştır.