Zıgbee - IEEE 802.15.4 temelli kablosuz sensör ağı kontrol sistemi ve sistem performansı için bir mikroşerit anten tasarımı, simülasyonu ve gerçekleştirilmesi

Zigbee, özellikle uzaktan kontrol, izleme, otomasyon ve sensör ağları için oluşturulmuş bir kablosuz iletişim protokolüdür. Zigbee, IEEE 802.15.4 koduyla, kablosuz kişisel alan ağlarında (LR-WPAN) düşük güç harcaması ve düşük veri hızı standardını içerir. Kablosuz Sensör Ağları, sıcaklık, ses, titreşim, basınç, hareketlilik veya kirletici olarak fiziksel veya çevre koşulları, izlemek ve ana üniteye ağ üzerinden veri aktarmak için ortama dağıtılan otonom sensörlerden oluşur. Kablosuz sensör ağları ile ilgili yapılan çalışmalarda görülmüştür ki Zigbee standardı; uzaktan izleme, kontrol ve algılama ağları uygulamalarının gereksinimlerini belirleyen önde gelen teknoloji esaslı standarttır. Zigbee, bina-ev otomasyonundan hasta izlemeye, güvenlik sistemlerinden çevresel gözlemlere kadar oldukça geniş uygulama alanına sahiptir. Kablosuz Sensör Ağları esneklik, kurulum kolaylığı, uzaktan bakım ve düşük maliyet sayesinde Akıllı Ulaşım Sistemleri'nin (ITS) önemli unsurlarından olan trafik algılama sistemleri, trafik yoğunluğu ölçümü, trafik uyarımlı sinyal kontrolü gibi birçok gelişmiş trafik sisteminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Zigbee'nin düşük güç harcaması, kablosuz sensör düğümlerinin uzun ömürlü olmasını sağlamaktadır. Ancak genellikle pille çalışan bu sistemler için alıcı – verici biriminde güç kısıtlamasına yol açmaktadır. Ayrıca ITS uygulamalarının pek çoğunda, kablosuz sensör düğümlerinin yere gömülü olması sinyal kayıplarına neden olmakta ve iletişim mesafesi olumsuz etkilemektedir. Bu nedenlerle kablosuz iletişimde, aynı çıkış gücüyle güvenli şekilde yüksek menzile ulaşmak için anten performansı ön plana çıkmaktadır. Bir kablosuz sensör düğümüne monte edilebilecek antenin mümkün olduğunca küçük boyutta ve tasarım gereksinimlerini karşılayacak verim, kazanç ve band genişliğine sahip olması beklenmektedir. Bu tez çalışmasında, Zigbee tabanlı XBee modüller kullanılarak bir Kablosuz Sensör Ağı kurulmuş olup sinyalize bir kavşak modeli üzerinde trafik izleme ve kontrol uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, Akıllı Ulaşım Sistemleri'nin (ITS) bir bileşeni olan Adaptif Trafik Kontrol Sistemi tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sistem performansına uyumlu ve XBee modüllerdeki standart PCB antenlerin yerine kullanılabilecek bir mikroşerit anten tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan uygulama ve test çalışmaları sonucunda uygun mesafeye yerleştirilmiş olan Sensör Düğümleri ile Ana Kontrol Ünitesi arasında her iki yönde kablosuz iletişimin sorunsuz ve güvenli şekilde sağlandığı, tasarlanan antenin sistemle uyumlu ve yeterli performansa sahip olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kablosuz Sensör Ağları, WSN, ITS, Anten, XBee, Zigbee.