ELE 461 / ELE 561 KABLOSUZ HABERLEŞME (Wireless Communications) Ders Hakkında Genel Bilgi

Transkript

1 ELE 461 / ELE 561 KABLOSUZ HABERLEŞME (Wireless Communications) Ders Hakkında Genel Bilgi Yrd. Doç. Dr. Ayşe Melda Yüksel Turgut Elektrik Elektronik Mühendisligi Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Ankara 1 /23

2 Genel Bilgiler ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Dersin amacı: 1) Kablosuz haberleşmenin temel çalışma ilkelerini kavramak (teori) 2) Modern kablosuz haberleşme teknolojilerini öğrenmek (uygulama) Öğretim üyesi: Ayşe Melda Yüksel Turgut Oda: Z71, tel: , e-posta: yuksel@etu.edu.tr Web sayfası: Ders saatleri: Pazartesi, 12:30-13:20 & 13:30-14:20 (Derslik 372) Perşembe, 12:30-13:20 & 13:30-14:20 (Derslik 373) Ofis saatleri: Pazartesi ve Salı günleri, 14:30-16:20 Dersin önkoşulları: ELE 361 Haberleşme Sistemleri 1 2 /23

3 Kaynaklar 1/3 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Ana kaynak: Ders notları Yardımcı kaynak: T. Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd Edition, Prentice Hall (ISBN ) Diğer kaynaklar: D. Tse and P. Viswanath, Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge, 2005 ISBN-13: , ISBN-10: A. Goldsmith, Wireless Communications, Cambridge, 2006 ISBN-13: , ISBN-10: /23

4 Kaynaklar 2/3 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Diğer Kaynaklar: S. Haykin and M. Moher, Modern Wireless Communications, Pearson Prentice Hall, K. Pahlavan and A.H. Levesque, Wireless Information Networks, 2 nd ed., Wiley, A.F. Molisch, Wireless Communications, Wiley, J.W. Mark and W. Zhuang, Wireless Communications and Networking, Prentice Hall, J.D. Gibson (ed.), The Mobile Communications Handbook, 2 nd ed., CRC/IEEE, D.P. Agrawal and Q.-A. Zeng, Introduction to Wireless and Mobile Systems, 2 nd ed., Thomson, K. Pahlavan and P. Krishnamurthy, Principles of Wireless Networks, Prentice Hall, V.K. Garg, Wireless Communications and Networking, Morgan Kaufmann, /23

5 Kaynaklar 3/3 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Diger Kaynaklar: P.M. Shankar, Introduction to Wireless Systems, Wiley, A.U.H. Sheikh, Wireless Communications Theory and Techniques, Kluwer, S. Sampei, Applications of Digital wireless Technologies to Global Wireless Communications, Prentice-Hall, New Jersey, W.C. Jakes (ed.), Microwave Mobile Communications, Wiley, New York, G.L. Stüber, Principles of Mobile Communications, 2 nd ed. Kluwer Academic Publishers, /23

6 Ödevler: % 10 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Başarı Değerlendirmesi Hepsini okumayabilirim Ara Sınav: % 20 Derse katılım: % 5 Proje: % 25 Yeni ve geleceği açık ilginç bir konuyu öğrenmek için bir fırsat Lisans öğrencileri: 2 şer kişilik gruplar Yüksek lisans öğrencileri: 1 er kişilik gruplar Son Sınav: % 40 Dersten geçer not alabilmek için: Bütün ödevlerin ve projenin tamamlanması Bütün ödev ve projelerin ortalamasının en az %40 olması ve Tüm ağırlıklı ortalamanın %40 olması gereklidir. 6 /23

7 Ders Programı ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme 1. Hafta [5/11 Mayıs] Bu hafta ders olmayacak 2. Hafta [12/18 Mayıs] 3. Hafta [19/25 Mayıs] 19 Mayıs tarihinde ders olmayacak 4. Hafta [26 Mayıs/ 1 Haziran] 5. Hafta [2/ 8 Haziran] 6. Hafta [9/15 Haziran] 7. Hafta [16/22 Haziran] 8. Hafta [23/29 Haziran] 9. Hafta [30 Haziran / 6 Temmuz] 10. Hafta [7 /13 Temmuz] 11. Hafta [14/20 Temmuz] 12. Hafta [21/27 Temmuz] Proje sunumları 7 /23

8 Bu dersi neden almalısınız? Bilgi ve haberleşme teknolojileri (information and communication technologies, ICT): Trilyon dolar mertebesinde bir endüstri Kablosuz haberleşme bilgi ve haberleşme teknolojilerinin en önemli parçalarından Yakın gelecekte önemi daha da artacak İş olanakları Savunma sanayi (Aselsan, TAI, Havelsan, ), Operatörler (Turkcell, Avea, Vodafone, Türk Telekom ), Teknokent şirketleri ve diğer (Argela, TTNET, TURKSAT ) Uluslararası sanayi (Huawei, Qualcomm, ) Yüksek lisans ve doktora çalışmaları Elektrik elektronik mühendisliğinin en önemli konularından Bu konuda çalışmasanız bile, bir mühendis olarak kullandığınız kablosuz sistemlerin nasıl çalıştığını bilmek önemli 8 /23

9 Bilgi ve Haberleşme Teknolojileri Endüstrisi ABD Japonya Almanya İsveç Hollanda Finlandiya Kanada Fransa Güney Kore Taiwan Çin Cisco, Qualcomm, Google, Facebook, NTT DoCoMo, Sony, Siemens Ericsson Philips Nokia Nortel, RIM Alcatel Samsung, LG HTC, Acer, Asus Huawei, ZTE 9 /23

10 Bilgi ve Haberleşme Teknolojileri Endüstrisi ABD Cisco, Qualcomm, Google, Facebook, Japonya NTT DoCoMo, Sony, Almanya Siemens İsveç Ericsson Hollanda Philips Finlandiya Nokia Kanada Nortel, RIM Fransa Alcatel Güney Kore Samsung, LG Taiwan HTC, Acer, Asus Çin Huawei, ZTE Türkiye Aselsan (?), Vestel (?), Turkcell (?) 10 /23

11 Dikkat! Daha önce dersi verenler: Prof. Dr. Halim Yanıkömeroğlu Carleton Üniversitesi nde 21 yıldan beri verilen bir ders Yrd. Doç. Dr. İsrafil Bahçeci Biz de, üzerinde çok çalışılmış bu dersi devam ettiriyoruz Heyecanlı bir dönem olacağını düşünüyorum Sizin beklentileriniz nedir? Başarıdaki en önemli etkenler: İstekli olun İlgi gösterin Ciddiye alın Çok çalışın! Bu sizin son seneniz, bu fırsatı iyi değerlendirin! 11 /23

12 Dikkat! Daha önce dersi verenler: Prof. Dr. Halim Yanıkömeroğlu Carleton Üniversitesi nde 21 yıldan beri verilen bir ders Yrd. Doç. Dr. İsrafil Bahçeci Biz de, üzerinde çok çalışılmış bu dersi devam ettiriyoruz Heyecanlı bir dönem olacağını düşünüyorum Sizin beklentileriniz nedir? Başarıdaki en önemli etkenler: İstekli olun İlgi gösterin Ciddiye alın Çok çalışın! Bu sizin son seneniz, bu fırsatı iyi değerlendirin! Size iyi notlar vermek istiyorum, bana yardım edin! 12 /23

13 Kablosuz Haberleşme Nedir? 1/2 Elektromanyetik dalgalar Temel olarak radyo dalgaları (3 KHz 300 GHz) Kablosuz haberleşme, telsiz haberleşme Radyo haberleşme: radyo yayılım özelliklerine vurgu yapıyor. Kablosuz olmak radyo yayılımdan daha genel Gezgin, mobil haberleşme: Kablosuz haberleşmenin mobil olmak dışında da özellikleri var. Yeni oluşumlar: terahertz (milimetre) dalgalar, optik kablosuz iletim Ses dalgaları: konumuz dışı 13 /23

14 Kablosuz Haberleşme Nedir? 1/2 Pek çok etken ve alt-sistemden oluşur Ör: Sönümleme Kablosuz sistemler son derece karmaşık olabilir Ör: 4G Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced standartları: binlerce sayfa Şimdiye kadar tasarlanmış en ileri ve karmaşık mühendislik sistemlerinden Kablosuz haberleşme disiplinler arası bir alan Elektrik-elektronik mühendisliği, bilgisayar mühendisliği, uygulamalı matematik, istatistik 14 /23

15 Kablosuz Haberleşme Üzerine ve Kablosuz Haberleşme ile İlgili Dersler Fiziksel katman haberleşmesi üzerine dersler Ör: ELE 361, ELE 468 Kablosuz Haberleşme için Sinyal İşleme Kablosuz Tasarsız Ağlar Kablosuz Haberleşme Sistem Mühendisliği Gezgin Haberleşmeye Giriş Gezgin Bilgi İşleme Sistemleri (mobile computing systems) Katmanlar Arası Tasarım (cross-layer design) Yayılı Spektrum Sistemleri (Spread Spectrum Systems) Erişim Teknolojileri Radyo Frekansı ile Tanılama Sistemleri (RFID) Antenler ve Dizileri Akıllı Antenler 15 /23

16 Dersin Yöntemi 1/4 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Bu ders analiz ve sentez bileşenleri içermektedir. Bu ders sistem bakış açısı na sahiptir. (Fiziksel katman dersi değil, haberleşme ağları dersi değil) Ana bileşen: Çoklu erişim ve ilgili konular Radyo yayılımı Fiziksel katman, ortama erişim katmanı ve ağ katmanı Dersin kapsadığı konular Temel dinamikler Tek tek bileşenler Tümleşik sistemler Bu nedenle ders giriş seviyesinde 16 /23

17 Dersin Yöntemi 2/4 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Dersin bileşenlerini ifade etmenin bir yöntemi: Bulut Boru Cihazlar Bu ders daha çok boru ile ilgili. Sinyal işleme ve cihazların algoritmik bileşenleri ve süper ağ gibi bulut ve cihazlar ile ilgili konulara da değineceğiz. 17 /23

18 Dersin Yöntemi 3/4 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Kablosuz haberleşmede iki temel soru: Birinci soru: Kablosuz bir ağın başarımını artırmak için, bulut, boru ve cihazların daha etkin kullanılmasını nasıl sağlayabiliriz? Başarım ölçütleri Yüksek iletim hızı Yüksek güvenilirlik Düşük gecikme İkinci soru: Elde edilen başarım ile neler yapabiliriz? Bu soruya kısaca değineceğiz e-sağlık, e-devlet, akıllı ulaşım, akıllı şebeke 18 /23

19 Dersin Yöntemi 4/4 ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Düşünelim: Hangi soru daha önemli? Soru 1: Kablosuz bir ağın başarımını artırmak için, bulut, boru ve cihazların daha etkin kullanılmasını nasıl sağlayabiliriz? Soru 2: Elde edilen başarım ile neler yapabiliriz? 19 /23

20 İşlenecek Konular 1/4 Güncel durum için web sayfasını takip ediniz. Giriş Kablosuz tanımı Tarihçe Gelişmekte olan konular db simgelemi Yayılım ve Link Bütçesi Antenler Değişik kablosuz ortamlarda yol kaybı Büyük ölçekli sinyal değişimleri: Gölgeleme, yansıma, kırınım, saçılma, kapsama alanı Çok yolluluk ve küçük ölçekli sinyal değişimleri Kanal ölçüm ve benzetimleri Link bütçesi 20 /23

21 İşlenecek Konular 2/4 Hücresel Haberleşme Hücresel haberleşme ilkeleri Çoklu erişim yöntemleri: FDMA, TDMA, CDMA, OFDM Girişimin tanımlanması Kapasite, kesinti Makrohücre, mikrohücre, pikohücre, fiber kablo üzerinden radyo iletişim, dağıtık antenler 1G, 2G, 3G, 4G, 4G+ hücresel ağlar Kablosuz Kanalın Tanımlanması Çok yollu sönümleme Doppler yayılımı (spread), uyumluluk zamanı (Coherence time) Güç gecikme profili (power delay profile), uyumlu bant genişliği (Coherence bandwidth), 21 /23

22 İşlenecek Konular 3/4 Sayısal Kipleme ve Girişim Spektral verimlilik Sayısal kipleme yöntemleri Girişim ve sönümleme altında hata olasılığı Çeşitleme ve Uyarlamalı Denkleştirme Temel ilkeler, çeşitleri ve çeşitlemenin yöntemleri Çok yolluluk etkisini yok etmek için uyarlamalı denkleştirme (adaptive equalization) Sistemle İlgili Konular Çizelgeleme (scheduling) Çağrı kabul denetimi (Call admission control) Çok kullanıcı çeşitlemesi (Multiuser diversity) Girişim yönetimi (Interference management) Radyo özkaynak yönetimi (Radio resource management) Yönlendirme (Routing) 22 /23

23 İşlenecek Konular 4/4 Diğer Algılayıcı ağlar (Sensor networks) Bilişsel radyo (Cognitive radio) Çoklu atlamalı, çokgen bağlantılı, röleli ağlar (Multihop/mesh/relay networks) Yardımlaşmalı haberleşme (Cooperative communications) Kablosuz yerel alan ağları (Wireless Local Area Network, WLAN, IEEE ) Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMax, IEEE ) 23 /23