AKADEMİK BİLİŞİM 08 Bildiriler

Transkript

1

2 AKADEMİK BİLİŞİM 08 Bildiriler 30 Ocak - 1 Şubat 2008 Çanakkale X. Akademik Bilişim Konferansı Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi EDİTÖRLER Mustafa Akgül Ethem Derman Ufuk Çağlayan Necdet Yücel Attila Özgit

3 İçindekiler Giriş: Kurullar...IX Önsöz...X Açılış Konuşması...XII Bildiriler: Uyuma Çizelgesi ve Çerçeve Hızının Görüntülü Algılayıcı Ağların Başarımına Etkisi Atay ÖZGÖVDE, İlker DEMİRKOL, Cem ERSOY...1 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ...7 Dinamik Zaman Bükmesi Yöntemiyle Hece Tabanlı Konuşma Tanıma Sistemi Rıfat AŞLIYAN, Korhan GÜNEL, Tatyana YAKHNO...19 Asya Ülke Kodları ve tr Uzantılı Web Sitelerinin Dil Özelliklerinin Analizi Ahmet TARCAN, Yoshiki MIKAMI, Turrance NANDASARA...27 Türkçe Metinler İçin Hece Tabanlı Konuşma Sentezleme Sistemi Rıfat AŞLIYAN, Korhan GÜNEL...31 Günümüzde Nanoteknoloji Melda AKIN...39 Copyright İnternet Teknolojileri Derneği ISBN Dizgi : Erkin Can Atakanı Web Part ve AJAX Teknolojileri ile Kişiselleştirilebilir Portal Uygulaması Şehra ŞEN, Ata ÖNAL...43 Django Web Çerçevesi Mete Alpaslan KATIRCIOĞLU, Emre YÜCE...51 Teknokentler için Web Tabanlı Proje Başvuru ve Takip Sistemi Örneği: Antalya Teknokenti Mehmet Kemal SAMUR, Dilek YARDIMSEVER...59 ATutor Öğrenme İçerik Yönetim Sistemi Levent EMMUNGİL, Sedat AKLEYLEK...65 Basım Yeri : Nokta Ofset Adres : Büyük Sanayi 1. Cad. Sedef Sk. No:6/C İskitler - ANKARA Tel : Çok Etki Alanlı Hareketli Ağlar için Formel Güvenlik Politikası Betimleme Devrim ÜNAL, M. Ufuk ÇAĞLAYAN...69 Kablosuz Algılayıcı Ağlarda Devingen Kapsama Sorunu için Evrimsel Algoritma M. Aykut YİĞİTEL, Tolga TOLGAY, Cem ERSOY...73 I

4 Kablosuz Erişim Noktalarına Yapılan DoS Saldırıları Deniz Mertkan GEZGİN, Ercan BULUŞ...83 Akademik Faaliyetlerde Özgür Coğrafi Bilgi Sistemi Yazılımı Kullanımı Osman Yalçın YILMAZ...91 Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Gelibolu Yarımadası Tarihi Milli Parkı nda Arazi Kullanım Analizi Selver ÖZÖZEN-KAHRAMAN, İsmail KAHRAMAN...99 Çok Boyutlu Veri Görselleştirme Teknikleri T. Tugay BİLGİN, A. Yılmaz ÇAMURCU Veri Madenciliği Teknolojisini Kullanarak Fiyat Değişimlerinde Paralellik Gösteren Hisse Senetlerinin Bulunması ve Risk Azaltılması Hüseyin AKTÜRK, Serdar KORUKOĞLU Bilgisayar Mimarisi ve Sayısal Sistemler Eğitiminde İnternet Kaynakları ve e-öğrenme M. Niyazi SARAL, Yıldıray TOPCU Ofislerdeki Bilişim Sistemleri Kullanımı ve Kişisel Gizlilik Çaglar ÜLKÜDERNER, Mehmet Ali KÖKSAL Sayılı Kanun ve Bu Kanun Çerçevesinde Yapılan İkincil Düzenlemelerin Değerlendirilmesi Ayhan TÖZER, Güneş KOCA Haftalık Ders ve Sınav Takip Sistemi Anıl UĞUR, Cumali YAŞAR RFID Teknolojisi ile Otomasyon Bir Uygulama Olarak: e-sınav Zeydin PALA Üniversitelerde Görme Engelli Öğrenciler için Bilişim Bülent Gürsel EMİROĞLU Yüksek Öğretim Kurumlarımızda Stratejik Plan ve Performans Programı, PEB Parametreleri, Başarı Ölçütleri Tespiti, Öngörü modelleri... Mehmet Ali ERDAL, Barış YOLUÇ, Murat KARAAĞAÇ, Nurgül AYHAN Web Servis Tabanlı Geliştirilen Mobil Uygulamalar: ODTÜ Mobil Öğrenci İşleri Bilgi Sistemi (MOİBS) Hale ALTINOVA, Yasemin YALÇIN, Serdar ARSLAN II Görme Engelli Kullanıcılara Yönelik Bilişim Çözümleri Ulaş CANATALI, Selçuk Han AYDIN, Özge ALAÇAM Melez Bir Eniyileme Yöntemi ile Rota Planlama Barış ÖZKAN, Utku CEVRE, Aybars UĞUR Kalite Fonksiyon Yayılımı için Yeni Bir Yaklaşım: Bir Uygulama Elif KILIÇ DELİCE, Zülal GÜNGÖR Müşteri İsteklerinin Sınıflandırılmasında Kano Model Uygulaması Elif KILIÇ DELİCE, Zülal GÜNGÖR iclass Projesi: Teknoloji Desteğinde Öz-Düzenli Öğrenme Mustafa Ali TÜRKER Bilimsel İletişimde Kütüphaneler ve Bilgi Merkezlerinin Rolü Mehmet BOZ, Aytaç YILDIZELİ ODTÜ Kütüphanesi Yeni Web Sayfasının Tasarımı ve Kullanılabilirlik Çalışması Mustafa DALCI, Özge ALÇAM, Yasemin Oran SAATÇİOĞLU, Feride ERDAL Web Tabanlı C Derleyicisi ve Ders Notları Dağhan DİNÇ, Suzan ÜSKÜDARLI Trakya Bölgesindeki Tarım Makinaları Üreticileri Bilişim Altyapıları ve Bilgisayar Kullanımları Üzerine Bir Araştırma Erhan KAHYA Kurumsal Ağlarda Zararlı Yazılımlarla Mücadele Yöntemleri Enis KARAARSLAN, Gökhan AKIN, Hüsnü DEMİR Kurumsal Web Güvenliği Yapısı Enis KARAARSLAN, Tuğkan TUĞLULAR, Halil ŞENGONCA Java Paket Yapısını Bozarak Kod Gizleme Erdem GÜVEN, Şen ÇAKIR Yazılım Mühendisliğinde Başarılı Deneyleri Nasıl Gerçekleştirebiliriz? Çağatay ÇATAL, Banu DİRİ Yazılım Mühendisligi Yönetim Süreci Ontolojisi Barış ULU, Banu DİRİ C++ Grafik Kullanıcı Arabirimlerinde Taşınabilirlik Serdar TUĞCU, Mete Alpaslan KATIRCIOĞLU III

5 E-Tıp Çukurova İnternet Eğitim Ortamı Esin ÜNAL, Murat KARA, Erkan KAYNAK, Emrah YENİLMEZ, Sırrı KÜÇÜKARSLAN Medikal Alanda İnteraktif CD Tasarımları ve Yazılımları Nasibe SAĞIR Hasta Eğitiminde Bilgi Teknolojileri: Web Tabanlı Beslenme Eğitimi Selen BOZKURT, Neşe ZAYİM, K. Hakan GÜLKESEN Öğretim Teknolojileri Destek Ofisleri ve Üniversitedeki Rolleri Başak AKTEKE-ÖZTÜRK, Fatih ARI, Okan KUBUŞ, Tarkan GÜRBÜZ, Kürşat ÇAĞILTAY E-Ticaret Eğitimi: İstanbul Aydın Üniversitesi Anadolu Bil. Meslek Yüksek Okulu E-Ticaret Dersi Uygulaması Şafak YÜKSEL, Gökhan ERDEMİR, Kadir DABBAGOĞLU Açık Ders Kaynakları nın Faydaları, Uygulanması Sırasında Karşılaşılabilecek Engeller ve Çözüm Önerileri Üzerine Bir Ön Çalışma Engin KURŞUN, Kürşat ÇAĞILTAY ODTÜ Burs Başvuru ve Değerlendirme Projesi Geliştirme Süreci Yasemin YALÇIN, Cengiz TEBEROĞLU Web Tabanlı İnsan Kaynakları Yönetim Sistemi Volkan TOKMAK, Yağmur ŞENGEZ, Efe ÇİFTCİ, Bora GÜNGÖREN, Nilay ALUFTEKİN, Ziya AKTAŞ Semantik Web Teknolojileri İbrahim TÜRKYILMAZ Java Server Faces Tabanlı Proje Akış Yönetim Sisteminin Geliştirilmesi: ODTÜ PAYS Ayberk KOÇ, Çağıl ŞEKER Orta Doğu Teknik Üniversitesi İngilizce Sınavları Değerlendirme Programı Gökçe TÜRKMENDAĞ Etmen Sistemlerde Yeniden Yapılandırma ile Yük Paylaştırma Yaklaşımı Ali Murat TİRYAKİ, Şebnem BORA, Oğuz DİKENELLİ Anestezi Derinliği için Kullanılan Parametrelerin Etki Seviyelerinin Belirlenmesi Hamdi Melih SARAOĞLU Uzaktan Eğitim; Ne Zaman, Nasıl? Volkan DEMİRKIRAN, Gökhan SİLAHTAROĞLU Öğrenme Yönetim Sistemleri için SCORM Uyumlu Başvuru Modeli Geliştirilmesi Nazan DURAN, Ata ÖNAL Üniversiteyi Kazanan Öğrencilerin Temel Bilgi Teknolojilerini Kullanabilme Düzeylerinin Bölgesel Analizi Ali Haydar DOĞU E-Öğrenme Projelerinde Proje Yönetimi Süreçleri Hatice ŞENGÜR, Didem TUFAN, Erden ÜLGEN, Erdem UÇAR, Nilgün TOSUN Kişisel Televizyon: IPTV Çiğdem AYTEKİN, Erkut ŞAHİN, Abdullah DÜVENCİ Dalgacık Dönüşümüne Dayalı Çoklu Model Biyometrik Sistem Elena Battini SÖNMEZ, Nilay Özge ÖZBEK, Önder ÖZBEK Özelleştirilebilir Java Tabanlı Betik Diller için Programlama Dili Alt Yapısı Geliştirme Fırat KÜÇÜK, İbrahim ŞAHİN Orta Ölçekli Trafik Ağlarının Geliştirilen Bir Yazılım ile Sümülasyonu ve Analizi Ercüment YILMAZ, Cemal KÖSE Elektronik Burun Teknolojisi ve Uygulama Alanları Hamdi Melih SARAOĞLU Hastane Bilgi Sistemlerinde Veri Madenciliği Pınar YILDIRIM, Mahmut ULUDAĞ, Abdülkadir GÖRÜR Nefes Kokusundan Hastalık Tanısı için Nefes Neminin QCM Sensörlere Etkisinin Yapay Sinir Ağı ile İncelenmesi Hamdi Melih SARAOĞLU, Nazmi ÇAKMAK Tıp Fakültesi Birinci Sınıf Öğrencilerinin Eğitimde nternet Kullanımı ve E-öğrenim Hakkında Düşünceleri Filiz İŞLEYEN, Selen BOZKURT, Neşe ZAYİM Tıp Öğrencilerinin İnternette Bilişsel Durumları Başak OĞUZ, Neşe ZAYİM, Deniz ÖZEL, Osman SAKA IV V

6 Güvenlik Duvarları için Politika Anomali Belirleme Algoritmasının Deneysel Uygulaması Füsun ÇETİN, Oğuz YARIMTEPE, Tuğkan TUĞLULAR Üniversite Gençliği ve İnternet Cevdet ÖZDEMİR İlköğretim Öğrencilerinin İnternetten Yararlanmalarına İlişkin Anne-Baba Tutumlarının Değerlendirilmesi Mehmet AKSÜT, İbrahim ÖZER, Aysun GÜNDÜZ, Pınar KAŞIKCI Elektronik Kültür Dönüşümü Sürecinde Akademik Personelin İnternet Kullanımı (Kırgızistan Modeli) İlker İbrahim AVŞAR, Emrah CİNKARA Akademik Amaçlı Web Sitesi İçerik Yönetiminde Özgür Yazılım Örneği: İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Web Sitesi Osman Yalçın YILMAZ, Celil ATİK, Ercan TANRITANIR,Yusuf SERENGİL ODTÜ BİDB Kullanıcı Egitimleri Web Sayfası Kullanılabilirlik Çalışması Özge ALAÇAM, Ahmed Fatih ERSOY Kablosuz Algılayıcı Ağlarda Birörnek Olmayan Yerleştirmeler ve Algılama Boşluk Problemi Rabun KOŞAR, Ertan ONUR, Cem ERSOY N Ağlarda Hücre Planlama Derya ÇAVDAR, Yunus DURMUŞ, Cem ERSOY Kurumlarda Bilgi Güvenliği Yönetim Sistemi nin Uygulanması Mehtap ÇETİNKAYA Mobil Se-Cüzdan Mimari Tasarımı ve Uygulaması Rifat ÇÖLKESEN, Ege KİPMAN Bilgi Üretimi Sürecinde Bütünleşik Yönetim Bilgi Sistemlerinde Bilgi-İletişim Bağıntısı Filiz GÜLTEKİN KÖSE Bilişim Projelerinde Sıkça Yapılan Hatalar T. Erman ERKAN Türkiye deki Kamu Kurumlarında Bilişim Teknolojileri Yönetişimi Sinan ÇAYIR, Asım GÜNEŞ, Ozan BÜK VI Geleneksel İşletme Anlayışından E-İşletme Anlayışına Geçişte Yaşanan Problemler Gültekin ÇAĞIL, Kadriye ERGÜN İnşaat Projelerinde Bilgisayar Destekli Risk Yönetim Sistemleri Hakan KUŞAN, Osman AYTEKİN, İlker ÖZDEMİR Konut Üretim Sistemleri ve Bilgi Bankası Modeli Önerisi Olcay ÇETİNER İlköğretim İkinci Aşamada Yaratıcı Drama Destekli Bilgisayar Okuryazarlığı Ahmet ÇEBİ Avrupa Birliği Çerçeve Programları Özlem HANGÜN Çağımızın Fenomeni Facebook ve Social Utility Kavramı Atıf ÜNALDI Tek Anahtarlı Yeni Bir Şifreleme Algoritması Daha Gökhan DALKILIÇ, Gülşah YILDIZOĞLU Kablosuz Ağlarda Servis Kalitesi Gökhan AKIN, Barış ÖZAY, Sınmaz KETENCİ Modern Dağıtık Dosya Sistemlerinin Yapısal Karşılaştırılması Bahadır KARASULU, Serdar KORUKOĞLU OBS Rezervasyon Yöntemlerinin Karşılaştırmalı Performans Analizi M.Ali AYDIN, A.Halim ZAİM, Özgür Can TURNA Tıkanıklık Kontrolü için Yeni Bir İletim Protokolü: DCCP Ayşegül ALAYBEYOĞLU, Yonca BAYRAKDAR, Aylin KANTARCI İstenmeyen İletilerin Paralelleştirilmiş KNN Algoritması ile Tespiti Tuğba YILDIZ, Savaş YILDIRIM, D.Turgay ALTILAR Uygur Dili ve Makineli Çeviri Murat ORHUN, Eşref ADALI, A.Cüneyd TANTUĞ Statik - Betonarme Tasarım için Türkiye de Kullanılan Ticari Paket Yazılımların Farklı Sonuçları Adnan KUYUCULAR, Ömer Ömür KANDAK VII

7 Apı Analizinde Optimizasyon Tekniklerinin Kullanılması Mahmud Sami DÖVEN, Burak KAYMAK Paralel AAA ve Mobil IPv4 İletişimiyle Hızlı Kablosuz Ağ Dolaşımı Aykut Soner DEMİRKOL, M.Ufuk ÇAĞLAYAN Mobil Turist Özlem KARAGEDİK, Taner GÜREL, Gözde TOKER, Ata ÖNAL Gömülü Sistemler ve Uygulama Alanları Ahmet KAYA Elektrik Makinaları Denetim Sistemlerinde TMS320f2812 DSP Kullanımı Selami KESLER Toplu Taşımacılık Performans ve Müşteri Memnuniyeti Takip Bilişim Sistemi R. Haluk KUL, Yılmaz GÜNEŞ El Tipi Faturalandırma Bilgisayarları için Hatalı Giriş Önleme Yazılımı Algoritması R. Haluk KUL Hipermedya Ortamlarında Üç Navigasyon Sisteminin Kullanılabilirliğinin Karşılaştırılması Ali GÖK, Gülsüm GÖK İnternet Alışverişi Tüketici Davranışını Belirleyen Etmenler: Geliştirilmiş Teknoloji Kabul Modeli (E-TAM) ile Bir Model Önerisi Aykut Hamit TURAN Gelişmekte Olan Ülkeler İçin İnşaat Sektöründe Otomasyon ve Bilgi Teknolojilerinin Uygulanabilirliği Osman AYTEKİN, İlker ÖZDEMİR, Hakan KUŞAN İstinat Duvarlarının Spread Sheet (Excel) Programı ile Çözümü ve Maliyet Analizi Uygun Duvar Tipinin Belirlenmesi Devrim ALYAKA Düzenleme Kurulu: Prof.Dr. Ali AKDEMİR (Onursal Başkan, ÇOMÜ Rektörü) Prof.Dr. Yılmaz AKGÜN Prof.Dr. Osman DEMİRCAN Doç.Dr. İsmail TARHAN Doç.Dr. Hüsnü BAYSAL Yürütme Kurulu: Doç.Dr. Mustafa AKGÜL Prof.Dr. Ethem DERMAN Prof.Dr. M.Ufuk ÇAĞLAYAN Doç.Dr. İsmail TARHAN Doç.Dr. Hüsnü BAYSAL Program Kurulu: Mustafa Akgül Fatih Alagöz Haluk Bingöl Zeynel Cebeci M. Ufuk Çağlayan Ethem Derman Cem Ersoy Attila Özgit Tuna Tuğcu Suzan Üsküdarlı Ali Yazıcı Yerel Organizasyon Komitesi: Doç.Dr. İsmail TARHAN Öğr.Gör. Necdet YÜCEL Öğr.Gör. Sedat GÜNDÜZ Öğr.Gör. Kamil AKGÜN Öğr.Gör. Kemal ÖKMEN Öğr.Gör. İsmail KAHRAMAN Uzman Yücel ŞAHİN Şub.Müd. Faik AYGİT VIII IX

8 Önsöz İnsanlık yeni bin yıla girerken, yeni bir toplum biçiminin sancılarını ve çalkantılarını yaşamaya başladı. Bir yanda Globalleşme/Düzleşme, öte yandan Bilgi Çağı/Bilgi Toplumu, diğer yandan da açlık ve hastalıklara terk edilmiş kıtalar. Bu durumu tetikleyen en önemli etken, bilim ve teknolojideki gelişmelerdir. Bilgi ve iletişim teknolojileri ise bilim ve teknolojideki gelişmeler arasında özel bir yere sahiptir. İnternet çerçevesinde somutlaşan bilgi ve iletişim alanındaki gelişmeler, bilim ve teknoloji ile sarmal bir şekilde birbirini etkilemekte, üniversitelerin konumunu; ar-ge, inovasyon, ömür boyu eğitim ve genetik mühendisliği, nanoteknolojiler, uzay teknolojileri gibi bazı yeni gelişen bilim dalları ile yeniden tanımlamaya zorlamaktadır. İnternetin temsil ettiği değişim, bağımsız ve yaratıcı bireyleri öne çıkartmakta, yaratılan katma değer açısından beyinsel emeği kol emeğinin önüne geçirmekte, ulusların zenginliğini yurttaşlarının beynindeki bilgilerle ölçmekte; hiyararşik olmayan ve ağ yapılarını içeren toplumsal modelleri öne çıkartmakta; katılımı ve saydamlığı, demokrasiyi, gelişmenin önemli bir parçası ve etmeni olarak öne çıkartmaktadır. Bu değişim ülkemizin de bilgi ağırlıklı bir rotaya girmesi gerektiğini ortaya koyuyor. Bizler, bu konuda 3 periyodik etkinlikle, ülkemizi Bilgi Toplumu Rotası için yönlendirmeye çalışıyoruz. Türkiye de İnternet Konferansı, Akademik Bilişim Konferansı ve İnternet Haftası. İnternet Haftası tüm ülkede internet kültürünü yaymayı, İnternet Konferansı ağırlık olarak, Türkiye İnterneti nin paydaşlarının buluşma, paylaşma ve dayanışma noktası olmayı, Akademik Bilişim ise üniversitelerin bilişimi kullanan, üreten, yöneten birimlerini bir araya getirmeyi hedefleyen etkinliklerdir. Akademik Bilişim, İnternetin getirdiği fırtınaya karşı üniversitelerin cevabının arandığı bir konferanstır. Akademik Bilişim Konferansları bilişime bulaşmış; üreten, kullanan, yöneten tüm üniversite topluluklarına ev sahipliği yapmaya çalışıyor. Kütüphaneciler, medikal bilişimciler, tarımsal bilişimciler, eğitim bilişimcileri de konferansın doğal katılımcılarıdır. Akademik Bilişim Konferansı her yıl Anadolu daki başka bir üniversitede konaklamaktadır. Bu hem üniversiteye ve şehre kendini tanıtma fırsatı vermekte, hem de konferans katılımcılarına her yıl yurdumuzun bir başka köşesini yakından tanıma şansı sunmaktadır. Bu konferans ilk başladığında biz ağırlığı davetli bildiriler, panel, çalışma grupları ve eğitim seminerleri vermiştik. Bu nednele bir Bildiriler Kitapçığı dizisi başlatmamıştık. AB 00 dan itibaren bildiri sunmaya olan gereksinim kendini kabul ettirdi. AB 00 sonrasında Süleyman Demirel Üniversitesi kendi olanakları ve TÜBİTAK desteği ile Bildiriler Kitapçığı bastı da AB ile Pammukkale Üniversitesinin düzenlediği BilgiTek Sempozyumunu birlikte yaptık, ve ortak Bildiriler kitabını Pamukkale Üniveristesi bastı. Bizde geri kalan AB konferans Bildiri kitaplarını yayınlamak istiyorduk. Ancak, şimdi başlıyabildik. Bir yandan geri doğru giderek, eski AB kitapcıklarını basacağız, öte yadan her konferansın kitapcığını bir kac ay içinde çıkartmak istiyoruz. Konferansta özet kitapçığını dağıtmak, konferans sonrasında editoryal bir süreç sonunda Bildiriler Kitapçığın basımını sağlamak istiyoruz. Bu konferans kitapçığı, Konferansta sunulan bildirilerin program kurulunca hızlı bir değerlendirmesi sonucunda yayına hazırlandı. Bu Bildiriler kitabını İnternet Teknolojileri Derneğinin (İNETD) katkıları ile hayata geçiriyoruz. İnterneti ülkemiz için hayati önemde gören INETD ye bu katkısından dolayı teşekkür ederiz. Biz, düzenleyiciler olarak, bu konferansı bildiri sunma ve yayınlamanın çok ötesinde bir bilgi ve deneyim paylaşımı, fikir kıvılcımlarının aktarıldığı, ortak sorunların tartışıldığı, ve çözüm arandığı bir ortam olmasını hedefliyoruz. Katılımcıların, tüm konferans süresinde aktif bir şekilde anlama, soru sorma, katkı çabasında olmasını arzuluyoruz. Üniversiterin bilişim etrafında, kendi iç sorunları, sektörün ve toplumun sorunlarına ışık tutma, çözüm arama, dünyayı Bilgi Toplumuna götüren Bilişim Fırtınası na üniversitelerimizin cevap verme çabasının yansıdığı bir konfernas olmasını istemekteyiz. Editörler Akademik Bilişim Konferansı, yapıldığı şehri bir Bilişim Fırtınası ile sarsmaya çalışmaktadır. Lise öğrencilerine ve öğretmenlerine yönelik İnternet ve açık kaynak kod etrafında bir sohbet toplantısı, kamu çalışanlarına yönelik bir e-devlet paneli, yurttaşlara yönelik güvenli internet, KOBİ lere yönelik e-ticaret etkinlikleri yapmaya çalıştıklarımız arasında. Kobilere yönelik bir e-ticaret paneli ise, milletvekillerin şehri ziyaretleri nedeniyle yapılamadı. Yerel TV ve radyolar kanalıyla şehri bir bilişim ve internet fırtınasıyla sarsmak fırsat bulduğumuzda gerçekleştirdiğimiz bir eylemdir. X XI

9 10. Akademik Bilişim Konferansı Açılış Konuşması Sayın Valim, Sayın Rektörüm, Sayın konuklar, degerli katılımcılar, sayın basın mensupları, netdaşlarım, hepinize yürütme kurulu adına, 10. Akademik Bilişim Konferansına hoş geldiniz diyorum, saygılarımı sunuyorum. Bu konferansın gerçekleşmesinde emeği geçen herkese teşekkür etmek isterim. Başta Rektör Ali Akdemir, Bilgi İşlem Daire Başkanı Ismail Tarhan ve Necdet Yücel in sahsında tüm Çanakkake Onsekiz Mart Üniversitesi mensuplarına, sponsorlarımız Crea, Cisco, Secom, HP, Türkom, Türk Telekom, Türkcell, Microsoft, Lexmark, IBM, ComPro, Sun, Oracle, Juniper, Enel, Targe, Nortel Netaş, Canon, Metaksan Sistem, Bekdata ve Truva Turizme, Destekleyen LKD, INETD, TBD ve TurkMia ya, Konferans öncesi 2 gün Temel Linux Kursu veren Portakal Teknolojiye, bildiri sunan, seminer veren, oturum yöneten, panel ve çalışma grubunda yer alan ve konferansa gelen tüm katılımcılara teşekkür ederiz. Bu konferansta önümüzdeki 3 günde bin civarında akademisyen, programcı, yönetici, kütüphaneci ve uygulamacı, bilgi teknolojileri altyapısı, kullanımı, eğitimi ve üretimini tüm boyutlarıyla tanıtmak, tartışmak, deneyimleri paylaşmak ve ortak politika oluşturmaya yönelik çalışmalarda bulunacaklardır.. Konferans bilişime bulaşmış, üreten, kullanan, yöneten tüm üniversite topluluklarına ev sahipliği yapmaya çalışıyor. Kütüphanecileri, tıp bilişimcileri, tarımsal bilişimcileri, eğitim bilişimcilerini, inşaat bilişimcilerini, ve hukukçuları bir araya getiriyor. Konferans dinleyici olarak herkese açıktır; bilişime ilişkin politikaları konuşmak için, kamu, özel sektör ve sivil toplum kuruluşlarına açıktır. Bu konferans Internet Konferansının bir türevi olarak ortaya çıktı. Internet Konferansı, Akademik Bilişim Konferansı ve İnternet Haftası, bizlerin, bu ülkenin rotasını Bilgi Toplumuna döndürme çabasının somut göstergeleri olarak düşünmek gerek. İnsanlık yeni bir toplum biçiminin sancılarını ve çalkantılarını yaşamaya başladı. İnternet çerçevesinde somutlaşan bilim, teknoloji, bilgi ve iletişim alanındaki gelişmeler, insanlığı Bilgi Toplumuna yönlendirmektedir. Bilgi toplumu demek, bilginin bir üretim faktörü oluşu; temel zenginlik, istihdam ve rekabet kaynağının bilim, teknoloji, ar-ge, inovasyon ve bilgi olması demektir. Bireyin öne çıkması, bağımsız, yaratıcı, özgür bireylerden oluşmuş bir toplum demektir. Bu ise ülkemizin; emek yoğun, düşük katma değerli, düşük eğitimli bir sosyo-ekonomik yapıdan, bilgi ağırlıklı, yüksek katma değerli, eğitim ve kültür düzeyi yüksek bir sosyo-ekonomik yapıya geçmesini gerektiriyor. Bu bağlamda, Akademik Bilişim Konferansı, İnternetin getirdiği fırtınaya karşı üniversitelerin yanıtının arandığı bir buluşma noktasıdır. Konferansın her yıl farklı bir Anadolu üniversitesinde yapılması, katılımcılarına her yıl yurdumuzun bir başka köşesini yakından tanıma şansı da sunmaktadır. Ama aklımızda, ilgili şehre ve bölgeye, bu Bilişim Fırtınasını, sarsıntısını iletmek, Bilgi Toplumuna yönelişin tohumlarını atmaktır. Bu amaçla öğretmenlere, öğrencilere, memurlara, halka, kobilere yönelik etkinlikler yapmaya çalışıyoruz. Basın ve TV ler yoluyla vatandaşlara yönelik sohbetler yapmaya çalışıyoruz. Gelecek yıllar için, STK larla birlikte Bilişimin bölgesel kalkınmada rolü konusunda arama amaçlı bir çabayı yerel yapılarla birlikte yapma fikrimiz var. Konferans daha önce Ankara, Isparta, Samsun, Konya, Adana, Trabzon, Gaziantep, Denizli ve Kütahya da yapılmıştı. Bu Konferans 3 gün boyunca 6 paralel salonda 81 oturum, 150 bildiri, 20 teknoloji sunumu, 6 panel/çalışma grubu toplantısı ve 18 eğitim semineri olarak gerçekleşiyor. Konferans öncesi 2 günlük Temel Linux kursu ve bir günlük Linux ta Programlama kursu yapılıyor. Konferansta TÜBİDER in Türkiye işlemcisini tasarlıyor projesi davetli bildiri olarak sunulacak. Bunun yanında; Türkiye nin Yazılım stratejisini, Bilişim STK ları ile birlikte tartışılacak. Bilişim STK ları bu konferansın doğal ortaklarıdır. Üniversitelerle etkileşime geçmek, Bilişim eğitimi, ar-ge, inovasyon, yazılım gibi konularda görüşlerimizi karşılıklı paylaşmanın yararlı olacağını düşünüyoruz. Akademik Bilişim Konferanslarının üniversitelerin, diploma fabrikası olmanın ötesinde toplumu tetikleyen, önder ve katalizör bir rolu olduğunu topluma anlatmada bir rolü olabileceğini düşünüyoruz. Bu konferansta altı çizilmesi gereken birkaç panel/çalışma grubu var. Açık Kaynak; İnternetin ortaya çıkardığı ve internetle karşılıklı sarmal bir şekilde birbirini besleyen bir kavramdır. Açık kaynağın ülkemizin kalkınması, bilişim sektörünün gelişmesi için önemli olduğunu düşünüldüğü için, Akademik Bilişim konferansları başından beri açık-kaynak ve özgür yazılımlara destek vermektedir. Açık Kaynağın iki yansıması Açık Erişim ve Açık Ders Araçları projelerinin Türk Üniversite sistemindeki konumu Çanakkale de tartışılacaktır. Uzunca bir zaman ayırdığımız bir diğer konu ise; 5651 nolu yasanın getirdiği, Sansür olarak nitelendirilen erişimi engelleme düzenlemesidir. Telekomunikasyon Kurumu yetkilileri ve üniversite temsilcileri ile neler yapılabileceğini konuşacağız. Sansür konusunun Türkiye nin bir an önce kurtulması gereken bir ayıp oldugunu düşünüyoruz.. Ülkenin Bilgi Toplumu hedefi ve Avrupa Birliği hedefiyle uyumsuz olduğunu, üniversitelerde araştırmaya kısıt getirdiğinin altını çizmek istiyorum. Ülkenin Bilgi Toplumuna yönelik çabalarının dağıtık ve birbiriyle uyumsuz olduğunun altını üzelerek çizmek gerekir. Başta siyasal sahiplenme, esnek, kapsayıcı, katılımcı ve yönetişim ilkelerine uygun bir yapılanma, özel sektör ve STK ağırlığı içeren gözden geçirme yapıları, altyapı, rekabet, insan gücü, teşvik boyutları güçlendirilmiş ve eylem planı gerektigini, TBMM, Hükümet, STK lar, universiteler, basın ve yurttaşları içeren geniş bir ekosistem kurmak elzem olduğunu düşünüyoruz. Akademik Bilişim Konferansı nın Üniversitelerde bilişimi yeniden düşündürmek, üniversite ve toplumsal yaşam içinde bilişimin konumu konusunda kafa yorulmasını sağlamak için uygun bir ortam olduğunu düşünüyoruz. Akademik Bilişim Konferansları dizisi, Dünya yı Bilgi Toplumuna götüren Bilişim Fırtınası na sponsorlarımızla birlikte üniversitelerimizin katkı verme çabasının bir parçasıdır. Biz konferans düzenleyicileri olarak üniversitelere bir platform sunuyoruz. Bu platformdan bir sinerji yaratmak hepimize düşen bir görev olduğuna yürekten inanıyoruz. Yürütme Kurulu Adına Mustafa Akgül akgul@bilkent.edu.tr XII XIII

10 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Çanakkale, 30 Ocak - 01 Şubat 2008 Uyuma Çizelgesi ve Çerçeve Hızının Görüntülü Algılayıcı Ağların Başarımına Etkisi Atay ÖZGÖVDE, İlker DEMİRKOL, Cem ERSOY Boğaziçi Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü {ozgovde,ilker,ersoy}@boun.edu.tr Özet: Bu çalışmada Telsiz Algılayıcı Ağ (TAA) ailesinin yeni üyesi Görüntülü Algılayıcı Ağlarda (GAA) uyuma çizelgesi ve çerçeve üretim hızının genel başarıma etkisi araştırılmıştır. Çerçeve üretim hızının yükseltilmesi ağın servis verdiği tanıma veya hedef izleme uygulamasının daha başarılı çalışmasını sağlamasına rağmen artan trafik miktarı uyuma çizelgesi tarafından belirlenen çalışma oranı ile birleşince ağdan başarıyla geçirilen çerçeve miktarında belirli bir eşik değerinden sonra düşüşlere yol açmaktadır. Paket seviyesi gerçekçiliğinde yapılan detaylı benzetimler ile bu etki incelenmiştir. Anahtar Sözcükler: Telsiz Algılayıcı Ağlar, Görüntülü Algılayıcı Ağlar, Uyuma Çizelgesi, Çerçeve Hızı. Effect of Sleep Schedule and Frame Rate On The Performance of Video Sensor Networks Abstract: In this work, the performance of Video Sensor Networks (VSNs) which are the new member of Wireless Sensor Networks (WSNs) family is studied as a function of sleep schedule and frame rate. Increasing the frame rate results in more accurate data for the detection or tracking application that the VSN is serving, however the increased traffic load when combined with the effect of the sleep schedule results in reduction in the number of successfully delivered frames after a threshold value for frame rate. This phenomenon is studied with packet level realistic simulations. Keywords: Wireless Sensor Networks, Video Sensor Networks, Sleep Schedule, Frame Rate. 1. Giriş Görüntülü Algılayıcı Ağlar (GAA), genel Telsiz Algılayıcı Ağlardan (TAA) üzerilerinde taşıdıkları çeşitli hızlarda veri akışları ve ilgili hizmet niteliği (QoS) gereksinimleri ile farklılaşırlar. Geleneksel TAA tasarımlarında çoğunlukla sayıl (skalar) tipdeki verilerin merkez alıcıya iletilmesi temelinde eniyileme hedef alınmıştır. Bu bağlamda daha önceden önerilen TAA protokolleri GAAlara özel tasarımlarda en iyi sonuçları 1 vermeyebilirler. Ağda oluşturulan görüntü katarları sayıl verile- 1 Bu çalışma 106E082 kodlu TÜBİTAK projesi tarafından desteklenmiştir. 1 re göre çok daha yüksek bantgenişliği ihtiyacı doğurmaktadır. Ayrıca doğası gereği görüntü veri akışlarının daha keskin gecikme kısıtları olabilmektedir. Bunun yanında iletilen görüntünün birim boyutu çerçeve iken, ağda dolaşan verinin birim boyutunun paket olması da başarılı iletimin tanımını çoklamaktadır. Düşük trafik hızlı görüntü katarı üretmek için kullanılan kodlama tekniklerinin çerçevelerarası kodlamaya dayanması ve bu cins kodlamanın görüntüyü üreten algılayıcı düğümde gerçeklenmesinin kısıtlı donanım yüzünden mümkün gözükmemesi [1] sebebiyle bu çalışmada çerçeveiçi kodlama varsayılmıştır. Bu durumda üretilen ardışık imgelerin merkeze iletilirken

11 Uyuma Çizelgesi ve Çerçeve Hızının Görüntülü Algılayıcı Ağların Başarımına Etkisi Atay ÖZGÖVDE, İlker DEMİRKOL, Cem ERSOY hedef izleme, ve/veya tanıma için kullanılabilmesi için belli bir oranının başarılı olarak merkez düğüme iletilmesi gerekmektedir. TAA ların enerji verimini arttırmak için düğümlerin belirli bir çizelgeye göre uykuya yatırılıp uyandırılması kullanılan bir yöntemdir [2]. Sayıl veri tipinde trafik için tasarlanmış TAA larda uyuma zamanlarının arttırılarak, çalışma oranlarının (duty cycle) düşürülmesi artan gecikme pahasına kazanılan enerji verimi olarak kendini göstermiştir. Ancak bu çalışmada GAA larda çalışma oranıyla oynanmasının sadece gecikmeyi değil aynı zamanda ağdan geçebilen genel veri trafiğinin miktarını (throughput) da etkilediği gözlenmiştir ki bu da doğrudan uygulamanın hedef tanıma veya izleme başarımını etkilemektedir. 2. Sistem Modeli ve Benzetim Değişkenleri Bu çalışmada araştırılan etkiler benzetim deneyleri ile gösterilmeye çalışılmıştır. Benzetim aracı olarak OPNET [3] yazılımı kullanılarak paket seviyesinde güncel donanım ve ağ yazılımının gerçekçi olarak yansıtıldığı benzetimler koşulmuştur. Ağdaki düğümlerin basit görüntü algılama birimleri ile donandıkları ve sıkıştırılmış resim verisi oluşturabildikleri varsayılmıştır [4-5]. Bu tip donanımlarda oluşturulan ham görüntünün biçimi yazılım kontrolünde değiştirilebilmektedir. Bu çalışmada SQCIF (128x96) biçimi kullanılmıştır. Görüntü birimi çerçeveiçi kodlama kullanarak imge boyutunu 10Kbit e düşürmektedir. Görüntü kodlaması olarak öngörücü kodlama (predictive encoding) kullanılması daha düşük imge boyutlarını mümkün kılıyor olsa da kaynakda karşılaşılan karmaşıklık sebebiyle bu tip kodlamaları algılayıcı düğümlerde gerçeklemek olanaksız durmaktadır [6]. Dağıtık Kaynak Kodlaması kabul edilebilir karmaşıklık ile çerçevelerarası veri artıklığından faydalanabilmesi açısından GAA lar için umut vaadeden bir alternatif olmasına rağmen henüz bilinen pratik örneklerinin yokluğu sebebiyle bu çalışmada JPEG sıkıştırması kullanılmıştır. Kullanılan görüntü algılayıcıların üretebildikleri çerçeve hızı hem sisteme verilen trafik yükünü hem de uygulamanın hedef tanıma ve/veya izleme başarısını doğrudan etkilemektedir. Çerçeve hızı yazılım ile değiştirilebilir olup bu çalışmada saniyede 1 ile 12 arasında değişen çerçeve üretim hızları ile benzetim deneyleri gerçekleştirilmiştir. Trafik modeli olarak olay tetikli veri üretimi temel alınmış ve görüntü verisinin ancak hedefin görüntü algılayıcıların menziline girmesiyle üretilmeye başlandığı varsayılmıştır. Kameralarda bulunan arka plan eşiği özelliği ile bu durum kolayca gerçeklenebilmektedir. Buna göre optik birimler ancak algıladıkları görüntülerde bir öncekine göre belirli bir eşik değerini geçen fark oluştuğunda görüntü verisi üretmeye başlamaktadır. Benzetimlerde algılama menzili 30m ve algılama açısı 52 derece kabul edilmiştir. Diğer önemli benzetim değişkenleri Tablo 1 de gösterilmiştir. Veriler merkez düğüme çok hoplamalı olarak iletilmektedir ve iletişim protokolleri olarak SMAC [8] (Ortam Erişim Kontrol protokolü) ve GPSR [7] (Yönlendirme protokolü) kullanılmıştır. Değişken Değer Gözetim Alanı 400 x 400 m 2 Ağ boyutu 60 Düğüm Yerleştirme biçimi Birbiçimli rasgele Görüntü çerçeve boyutu 10 Kbit Paket boyutu 1 Kbit Düğüm çerçeve hızı 1 12 çev/s Algılama menzili 30 m Algılama açısı 52 o Bant genişliği 250 Kbit Tampon boyutu 20 Kbit Hedef hareket modeli Rasgele yönelimli Tablo 1: Benzetim değişkenleri 3. Uyuma Çizelgesi ve Çalışma Oranının Gaa Başarımına Etkisi Farklı çalışma oranları ve algılayıcı kamera çerçeve hız değerleriyle benzetimler yapılmıştır. Her bir benzetim koşusunda, tüm algıla- yıcılar tarafından oluşturulan toplam çerçeve sayısı ve bunlardan kaçının toplayıcı düğüme ulaştığı kaydedilmiştir. Bölüm 2 de anlatılan hedef algılama senaryosu ile oluşan toplam çerçeve sayısının zaman bazlı ortalama değerleri ve bu değerlere yol açan kamera çerçeve hızları Tablo 2 de verilmiştir. Kamera Çerçeve Hızı Ortalama Trafik (çev/s) (çev/s) 1 0, , , , , ,7844 Tablo 2: Ağda oluşan ortalama trafik Ağda Taşınan Etkin Trafik Genel olarak, video kalitesinin yükseltilmesi Görüntülü Algılayıcı Ağ ın başarımını da arttırır. Sistemdeki video kalitesi ise imge çözünürlüğü ve kamera çerçeve hızı ile ayarlanabilmektedir. Düşük çözünürlük hedef belirleme uygulaması tarafından kabul edilmeyeceğinden ve çok yüksek çözünürlükler ağ tarafından etkin biçimde taşınamayacak kadar büyük çerçeveler oluşturacağından, bu çalışmada imge çözünürlüğü ortalama bir değere sabitlenmiştir. Dolayısı ile, benzetimler sırasında çerçeve hızları değiştirilerek, farklı video kaliteleri oluşturulmuştur. Ancak, Şekil 1 de görüldüğü üzere, video kalitesini arttırmak belli bir doyum noktasına kadar algılayıcı düğüme ulaşan çerçeve sayısını arttırma yolu ile uygulama başarımını arttırabilmektedir. Bu doyum noktasından sonra uygulama başarımını arttırma amacıyla video kalitesini arttırmak, ters etki yaratmaktadır. Sistem başarımını etkileyen diğer bir etken olan algılayıcı çalışma oranlarının etkisi de Şekil 1 de gösterilmiştir. Görüldüğü üzere ağın doyum noktası, çalışma oranının değerine göre değişmektedir. Daha yüksek çalışma oranı, birim zamanda yollanan paket oranını arttırarak, daha yüksek ağ servis oranı sağlamaktadır. Ancak, yüksek çalışma oranı pil tüketimini arttıracağından, en verimli çalışma oranını bulmak, bir mühendislik çalışması gerektirmektedir. Şekil 1: Düğümlerin görüntü birimlerinde üretilen çerçeve hızının merkeze varan trafiğe etkisi İletim Oranı Sıkıştırılmış videoda, her bir bit ayrı anlam taşıdığı için ve sıkıştırılmış videonun açılma işlemi, bit hatalarına ve kayıplarına karşı hassas olduğu için alınan bir çerçevenin belli orandaki paketlerinin kaybı, çerçevenin kaybına neden olur diyebiliriz. Benzetimlerde, bu oranı %10 olarak belirlendi, bir başka deyişle, bir çerçevenin paketlerinden %10 u veya daha fazlası iletimler sırasında düşerse ve toplayıcı düğüme ulaşmazsa, o çerçeve düşmüş kabul edildi. Şekil 2 bu kriter doğrultusunda toplayıcı düğüme başarıyla ulaşan çerçeve sayısını değişik kamera çerçeve hızları ve algılayıcı çalışma oranları bazında göstermektedir. Dolayısı ile, uygulamanın servis kalitesi ihtiyaçlarına ve planlanan çalışma oranına göre, kullanılabilecek en yüksek kamera çerçeve hızı bu şekilden çıkarılabilmektedir. Örneğin, eğer uygulama çerçeve iletiminde en az %90 başarı gerektirmekte ise, %50 çalışma oranı altında bu başarımı sağlamak için, kamera çerçeve hızı en çok 2,5 çerçeve/saniye (çev/s) olabilmektedir. 2 3

12 Uyuma Çizelgesi ve Çerçeve Hızının Görüntülü Algılayıcı Ağların Başarımına Etkisi Atay ÖZGÖVDE, İlker DEMİRKOL, Cem ERSOY Şekil 2: Merkeze başarıyla varan çerçevelerin ağda üretilen toplam çerçeve miktarına oranı. Uyuma çizelgesi dolayısı ile oluşan çalışma oranının uygulama başarımına net etkisini ortaya çıkarmak için, paket düşmelerinin nedenleri incelenmelidir. Şekil 3, çalışma oranı düşürüldükçe, paket düşmelerinin çoğunun kaynakta olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni şu şekilde açıklanabilir: Bir algılayıcı hedef algıladığında, video çekimine başlar ve çekim sırasında oluşan çerçeveleri, toplayıcı düğüme iletimi sağlayacak komşuları uyanana kadar tampon belleğinde toplar. Ancak düşük çalışma oranlarında, komşuların uyanma zamanı daha geç olacağından daha çok çerçeve tampon bellekte saklanmalıdır. Halbuki, kısıtlı hafızalı algılayıcılarda tampon belleğin kapasitesi de kısıtlıdır. Dolayısı ile çalışma oranları düşürüldükçe kaynakta düşen paketlerin oranı artmaktadır. Tampon bellek yükseltilebilse bile, bellekte paketlerin beklemesi gecikmeyi arttıracakır. Bu ise gecikmeye duyarlı uygulamalar için kabul edilebilir değildir. Şekil 3: Kaynakda düşen çerçeve miktarının ağda düşen toplam çerçeve miktarına oranı. 4. Sonuç Bu çalışmada, görüntülü algılayıcı ağların kapasiteleri ve limitleri, günümüz teknolojilerinin özellikleri çerçevesinde çıkarılmaya çalışılmıştır. Çıkarılan sonuçlara göre, görüntülerin daha sık yollanması, yani daha yüksek çerçeve hızı, ancak belirli bir değere kadar uygulama başarımını yükseltmektedir. Bu değer, algılayıcıların donanımından kaynaklı kısıtlara (radyo gönderim hızı, tampon bellek boyutu) ve uygulanan uyuma çizelgesine bağlıdır. Gerçekçi parametrelerle koşulan benzetimler ile bu limit değerler çıkarılmıştır. Bu çalışmanın devamı olarak, algılayıcıların çeşitli çalışma oranları altındaki enerji tüketimleriyle uygulama başarımındaki kazanımlarının karşılaştırılması planlanmaktadır. 5. Kaynaklar [1]. Xiong Z., Liveris A., ve Cheng S., Distributed source coding for sensor networks, Signal Processing Magazine, IEEE, Cilt: 21, Sayı: 5, 80 94, [2]. Ye W., Heidemann J. S., ve Estrin D., Medium access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks, IEEE/ ACM Trans. Netw., Cilt: 12, Sayı: 3, , [3]. Opnet Modeler, products/modeler/home.html, Opnet. [4]. Downes I., Rad L., ve Aghajan H., Development of a mote for wireless image sensor networks, COGnitive systems with Interactive Sensors (COGIS), Paris, Fransa, Mart [5]. Kulkarni P., Ganesan D., Shenoy P. J., ve Lu Q., SensEye: a multi-tier camera sensor network. 13. ACM International Conference on Multimedia, Kasım 6-11, 2005, Singapur, [6]. Akyildiz I., Melodia T., ve Chowdhury K., A survey on wireless multimedia sensor networks, Computer Networks, Cilt: 51, Sayı: 4, 2007, [7]. Karp B. ve Kung H. T., GPSR: greedy perimeter stateless routing for wireless networks, MOBICOM, 2000, [8]. Ye W., Heidemann J. S., ve Estrin D., An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks, INFOCOM,

13 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Çanakkale, 30 Ocak - 01 Şubat 2008 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ Uydu Ağları Araştırma Laboratuvarı (SATLAB), Bilgisayar Müh. Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi {bayhan, gurgurka, alagoz}@boun.edu.tr Özet: Telsiz teknolojilerin yaygınlaşması iletişim dünyasında spektrum yönetimini yaşamsal bir öneme sahip hale getirmiştir. Radyo spektrumu için oluşan aşırı talep nedeniyle frekans bantları sadece bir değil birçok değişik uygulama için atanmaktadır. Buna rağmen spektrum azlığı aşılamıyormuş gibi gözüken bir sorun olarak sürekli hissedilmektedir. Bu olguya karşılık, çeşitli araştırmaların spektrum kullanımının bazı bantlarda çok düşük olduğunu işaret etmesi, yaşanılan sorunun asıl nedeninin spekrumun kendisi değil spektrumun verimli ve iyi bir şekilde yönetilememesi olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, aşırı kalabalık ve verimsiz spektrum kullanımıyla mücadele edebilmek için daha akıllı spektrum kullanımını sağlayan Dinamik Spektrum Erişimi (DSE) kavramı düşünülmüştür. Ek olarak, farklı birçok erişim teknolojileri kullanan aygıtların birlikte işlerliği (inter-operability) daha akıllı radyoların geliştirilmesi için başka bir itici güç olmuştur. Radyo aygıtlarının donanım tabanlı değişiklikler yerine yazılım tabanlı olarak otomatik ayarlanabilmesi ve yeni özelliklere kavuşabilmesi özellikle acil durum ve afet sonrası iletişim için kritik bir yetenektir. Bilişsel ya da Akıllı radyolar (cognitive radios) bu sorunlara çözüm getirmeyi hedeflemektedir. Bu makalede, spektrum atanması ve dağıtımının akıllı baz istasyonlarından gelen bilgilere göre uydu-merkezli olarak yapıldığı uydularla tümleşik bir akıllı radyo ağ mimarisi tanımlanacak ve olası getiri-götürüleri açısından analiz edilecektir. Anahtar Sözcükler: Spektrum Dağıtımı, Akıllı Radyo, Yazılım Tanımlı Radyo, Uydu Ağları A Novel Satellite Integrated Architecture For Next Generation Cognitive Radio Networks Abstract: The allocation of the spectrum has become an important issue with the proliferation of wireless technologies. Due to high demand for radio spectrum, the radio frequencies are allocated to not only a specific technology but a couple of them instead. However, it is still an issue that the spectrum is a scarce resource. On the other hand, research results conducted by some research and industry organizations show that the spectrum utilization at some bands (especially over 3 GHz) is very low. This leads to a conclusion that the spectrum is not scarce, but the problem is caused by inefficient spectrum allocation which is static. Therefore, in order to combat the overcrowded bands and inefficient spectrum utilization there is a need for cleverer spectrum assignment policies. Dynamic Spectrum Access is a new concept which promises to provide more efficient spectrum use. Additionally, this type of systems can enhance the interoperability of different systems which use various frequencies and operating parameters. Online update of operating parameters of radio devices by software rather than employing hardware changes is an essential capability especially for post-disaster communications and emergency scenarios. Cognitive or Smart radios are the radios which can provide a solution for such situations. In this paper, a satellite integrated smart radio network will be introduced and the further research will be listed. Keywords: Spectrum Allocation, Smart Radio, Software Defined Radio, Satellite Networks. 6 7

14 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ 1. Giriş Belirli otoriteler tarafından düzenlenen spektrum kullanımındaki verimsizliğin farkedilmesi ile spektrumun statik olarak dağıtılması yerine dinamik olarak kullanılmasını öneren teknolojiler son zamanlarda dikkat çekmektedir. Dinamik spectrum erişimi olarak adlandırılan bu fikir ilk olarak Joseph Mitola III ve Gerald Q. Maguire tarafından önerilmiştir [1]. Bu yöntemi kullanan ve yeni nesil uyarlamalı(adaptif) radyolar olarak adlandırılan sistemler kullanıcı ve şebekenin ihtiyaçlarına daha iyi yanıt verebilecek bir akıl katmanının eklenmesi ile oluşturulurlar. Literatürde akıllı, bilişsel, adaptif gibi farklı şekilde adlandırılan bu sistemlerin IEEE çalışma grubu [2] tarafından yapılan tanımı şu şekildedir: Bulunduğu ortamı algılayabilen ve algılama sonuçlarına göre otomatik olarak çıkarım yapabilen radyo sistemleridir. Bu sistemler, bilgi tanımlaması, otomatik çıkarım ve makine öğrenme mekanizmalarını kullanarak iletişimi sağlarlar. Ayrıca dinamik ve otomatik olarak operasyon ortamına bağlı olarak çalışma parametrelerini değiştirebilirler. Operasyon değişkenleri yazılım ile değiştirilebilen/belirlenen radio sistemleri olarak tanımlanan Yazılım Tanımlı Radyo (YTR) ve akıllı özelliklere sahip Bilişsel Radyo (BR) sistemlerinin dikkat çekmesindeki bir diğer etken ise GPS, WiFi gibi farklı teknolojiler ile çalışan cihazlar arasındaki birlikte çalışabilirliği geliştirebilecek bir şekilde kullanılabilecek olmalarıdır. Arzu edilen tüm sistemlerde/tüm ülkelerde çalışabilecek evrensel telsiz cihaz ın geliştirilmesidir. YTR bu hayalin gerçekleştirilebilmesi için umut vaat edici görünmektedir. Örneğin, bir ilk yardım senaryosunda taşınabilir bir YTR cihazı farklı radyo cihazları arasında ekstra bir altyapı kurulumu gerektirmeksizin birlikte çalışmayı sağlayabilir. YTR cihazlarının bu şekilde kullanılabilir olması özellikle acil durumlarda kısa zamanda iletişim ihtiyaçlarının karşılanması ile kamu güvenliği açısından önem taşımaktadır [3]. Bu makale şu şekilde düzenlenmiştir: Bir sonraki bölümde, akıllı radyolar hakkında kısa bir bilgi verildikten sonra BR sistemlerin gerçekleştirilmesinde karşılaşılan zorluklardan bahsedilecektir. Bölüm 4 te mevcut çalışmalar ve standardizasyon ile ilgili girişimler özetlenecektir. Bu bölümde ayrıca BR sistemlerinin uydu boyutundaki çalışmalar gösterilmektedir. Sonraki bölümde, BR sistemlerde uydu tabanlı önerilen spektrum yönetimi tanıtılacak ve yürütülen çalışmanın detayları verilecektir. Bölüm 6 da ise sonuç ve yapılacak çalışmalardan bahsedilecektir. 2. Temel Bilgiler ve Tanımlar BR sistemlerinde karşılaşılabilecek temel kavramlar aşağıda tanımlanmıştır: Şekil 1 de bir bilişsel radyonun çalışma prensibi gösterilmektedir. Dış Dünya ile etkileşim içinde olan BR, gözlemler yaparak çeşitli düzenlemelerden sonra, duruma göre (acil durumlar gibi) planlama yaparak veya yapmadan operasyona geçebilir. Planlama yapan bir BR, aynı zamanda o anki durumu öğrenerek sonraki zamanlarda da ne yapması gerektiğini belirleyebilir. Eğer karşılaşılan durum cihazın içinde bulunabileceği durumlar kümesinde bulunmuyorsa kümeye eklenir. Böylece BR bilgi dünyasını genişletir. Şekil 1: Bilişsel Radyo Döngüsü Birincil Kullanıcı (Lisanslı Kullanıcı): Bir lisansı kullanmak için önceliğe sahip olan radyo cihazıdır. Birincil radyo kullanıcısı (BK) lisansı kullanmak için para ödediğinden veya o lisans bu tip kullanıcılara ayrıldığından, ikincil kullanıcılar birincil radyoya ait bir frekans bandını kullanırken eğer birincil radyo gönderime başlamışsa hemen (mümkün olan en kısa zamanda) o bantta yayını kesmelidir. Birincil kullanıcılar, ikincil yani lisanssız kullanıcılardan haberdar değildir. Bu nedenle, BR sistemleri birincil radyo sistemlerine zarar vermeden ve onların yapılarını değiştirmeden kullanılmalıdır. İkincil Kullanıcı (Lisanssız Kullanıcı): Bir frekans bandını ancak boş olduğunda kullanabilecek olan, birincil kullanıcılara göre daha az önceliğe sahip kullanıcı tipidir. Spektrumu dinleyerek bir frekansın birincil kullanıcı tarafından kullanılmadığını farkeden bu tip kullanıcı, birincil kullanıcıyı farkettiği anda kullanılan bu spektrum bandını terketmelidir. Ancak birincil kullanıcının doğru bir şekilde farkedilmesi ve en kısa zamanda ortamın birincil kullanıcıya bırakılması oldukça zor bir problemdir. Birincil kullanıcının hiç bir şekilde zarar görmeden iletimini gerçekleştirmesi bu teknolojinin uygulanması için ilk şarttır. O nedenle kanal en kısa sürede boşaltılmalıdır. IEEE [4] standardında kanal bırakma süresi olarak adlandırılan bu süreye 2 saniyeden az olmalıdır şeklinde bir sınır verilmiştir. Spektrum Boşluğu: Frekans bandında kullanılmayan yerlere spektrum boşluğu denmektedir. İkincil kullanıcılar (İK) bu boşlukları bulup birincil kullanıcılar gelene kadar kullanabilirler. Böylece, spektrum daha etkin bir şekilde kullanılmış olur. Ancak, birincil kullanıcıların varlığını tespit edebilmek için ikincil kullacılar sürekli frekansı dinlemelidir. Bu yüzden, ikincil kullanıcılar yüksek kapasitede güç kaynaklarına ihtiyaç duyarlar. Ayrıca, geniş bir frekans bandını dinleyebilmek için 8 9 gelişmiş antenler gerekmektedir. Şekil 2 de Zaman, Güç ve Frekans eksenlerinde kullanıcıların spektrumu dinamik olarak kullanımı gösterilmektedir. Bir T anında hiç bir kullanıcı tarafından kullanılmayan frekans spektrum boşluğudur. Şekil 2: Spektrum Boşluğu Politikalar: Radyo cihazlarının uyması gereken kuralların tamamı politika olarak adlandırılmaktadır. Politikalar ulusal-uluslararası düzenleme kurumlarının (Telekomünikasyon Kurumu veya ITU gibi kurumlar) belirlediği, iletim yapılan frekans-güç sınırları olabileceği gibi kullanıcının özelliklerine göre (altın, gümüş veya broz kullanıcıların frekansı kullanma özellikleri farklı olabilir) değişebilen kurallar olabilir. Politikalar zamanla değişebileceği gibi iletim yapılan coğrafi konuma göre de değişebilir. Örneğin, askeri bir alanda bir f frekansında yayın yapmak yasak olabilir. Tüm bunlar dikkate alınırsa, cihazın geçerli politikalardan haberdar olması için cihazlar üzerindeki politikalar dinamik olarak güncellenmelidir. Politikalar, bilgisayar sistemlerinin anlayabileceği şekilde yazılmalıdır. Bu konuda XML benzeri diller geliştirilmektedir. Girişim Sıcaklığı: Bir alıcı ünitesinde, istenmeyen sinyal yollayıcılar ve gürültü kaynakları tarafından oluşturulan ve bu alıcıda hissedilen güç miktarının ölçüsüdür. Bir P şiddetindeki güç kaynağının kendinden d kadar uzaklıkta bir noktada oluşturduğu girişim, P/d 2 ile doğru orantılıdır.

15 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ Frekans Tarama: Birincil kullanıcılar bir frekans bandını sürekli kullanmadıklarından, ikincil kullanıcılar birincil kullanıcı iletişimine zarar vermeden bu boşluklarda iletim yapabilirler. Bu da ikincil kullanıcının ortamı dinlemesini ve birincil kullanıcının varlığını mümkün olduğunca kısa sürede tespit etmesini gerektirir. BK özellikle kanal gölgelenmesi gibi tespitin daha da zorlaşacağı durumlarda oldukça problemlidir. Dinamik Politikalar: Eski nesil klasik radyolar, üretim aşamasında birtakım politikalara uyacak şekilde tasarlanırlar. Ancak, sonrasında gerekli değişikler kullanıcıların ya da cihazların tek başlarına değil de fabrika ortamında yapılarak gerçekleştirilir. Öte yandan, BR sistemlerinde radyo otomatik olarak güncellemeleri yazılım olarak yükleyebilir. Bu noktada, kapsamı alanı geniş olan uydular kullanılabilir. Şekil 3: YTR sistemlerinden BR sistemlerine doğru geçiş için öngörülen yol haritası DSE sistemlerinin gerçekleştirilebilmesi için öncelikle ortamdaki frekans bantlarının dinlenmesi, birincil kullanıcının dinlenen frekansta iletişimde olup olmadığı belirlenebilmesi ve boş olarak belirlenen bantın lisanslı kullanıcı geldiği anda hemen boşaltılması gerekmektedir. Burada spektrum dinleme işlemine genel olarak spektrum dinleme ve birincil kullanıcının varlığının araştırılmasına da birincil kullanıcı tespiti adı verilmektedir. Birincil kullanıcı tespitinde bir takım problemler mevcuttur. Öncelikle tespit işleminin başarılı bir şekilde sinyal işleme yeteneğine sahip radyo alıcı/vericileri gereklidir. Telsiz sistemlerde de rastlanan saklı düğüm problemi BR sistemleri için de söz konusudur. BR alanı yeni bir araştırma alanı olduğundan bu konuda TCP/IP protokol yapısında her katmanda yapılması gereken çalışmalar bulunmaktadır. En önemli konulardan biri; birincil kullanıcıların en az hata ile en etkin şekilde ve en kısa sürede tanımlanmasıdır. Birincil kullanıcıların tespiti için temelde iki çeşit frekans dinleme yöntemi bulunmaktadır; - Yerel Dinleme: Her BR cihazı kendi frekans dinleme bilgilerine dayanarak bir frekansın dolu olup olmadığına karar verir. - Dağıtık Dinleme: Her BR cihazı kendi frekans dinleme bilgilerini diğer BR cihazları ile paylaşarak bilgisini güçlendirir ve böylece frekansın kullanımı hakkında diğer bilgilerden de yararlanarak bir sonuca varır. Ayrıca, radyo alıcı ve vericilerin yeterli donanım kapasitesine sahip olacak şekilde tasarlanması gerekmektedir. Bunlar dışında öğrenme mekanizmaları, yönlendirme ve üst katman problemleri (servis kalitesi), kaynakların dağıtılması, ve güvenlik üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Genel olarak akıllı radyolar nitelendireceğimiz YTR ve BR sistemlerini içeren radyoların ortaya çıkması ve gelişimini gösteren yol haritası Şekil 3 te verilmiştir. 3. Karşılaşılan Zorluklar BR, spektrumun etkin şekilde kullanımını sağlamak, esneklik ve birlikte çalışırlığı arttırmak açısından umut vaat edici olmakla birlikte geliştirilmesi için bünyesinde pekçok zorluğu barındırmaktadır. Bu zorluklar; bir önceki bölümde bahsedilen BK tespiti, İKlar arasında bilgi paylaşımı ve senkronizasyonu, BR yete- neklerine sahip donanım (anten gibi) tasarımı ve geliştirilmesi. Bilişsel radyo tasarımı konusunda detaylı bilgi [5] ve [6] numaralı kaynaklarda bulunabilir. Her İK kendi bilgisini diğer İKlarla paylaşarak çalıştığı ortamdan daha başarılı bir şekilde haberdar olabilir ve önemli bir problem teşkil eden BK tespitini daha yüksek başarımda gerçekleştirebilir. Bu nedenle tüm radyoların, akıllı cihazların sensörleri ile edindikleri bilgileri makinenin anlayacağı şekilde tanımlanması gerekir ve bunun için XML tabanlı özel diller geliştirilmektedir. BR sistemlerde ikincil kullanıcıların bir kanalı tüm iletişim süresince kullanması mümkün olmayabileceğinden, bu hat kırık hale gelebilir. Bu durumda o hat üzerindeki paketler bir başka hatta (frekansa) yönlendirilene kadar düşürülebilirler. Bu nedenle kaynak ve hedef arasındaki hattın ne sıklıkta kırıldığının dikkate alınması iletişim kalitesinin sağlanabilmesi açısından önem taşımaktadır [7]. YTR radyo yazılımının otomatik güncellenmesi ve konfigürasyonunu gerçekleştirdiğinden beraberinde istenmeyen güncellemelerin/atakların yapılması gibi güvenlik problemlerini de doğurur. BR sistemlerinin gerçekleştirilebilir olması çok karmaşık, gelişmiş donanımlar gerektirmektedir. Geniş bir bantın dinlenmesi hem oldukça güç harcayıcı bir işlem olduğundan hem de daha kolaylıkla geliştirilebilen daha ucuz sistemler gerektiğinden tasarım ve donanım konuları da üzerinde çalışılması gereken alanlardır. 4. Önceki Çalışmalar ve Standartlaştırma BR fikri hala emekleme döneminde olsa da, genel kavramları standartlaştırmak için çalışmalar yapılmaktadır. Genel olarak, IEEE h, YTR Forumu (SDR Forum), FCC, IEEE, DARPA ve A.B.D. Savunma Bakanlığı (US DoD) standardizasyon konularında çalışmaktadırlar. IEEE Çalışma Grubu, terminolojiyi netleştirmeyi ve bu teknolojilerin birbirleriyle ilişkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu standart, teknik olarak net tanımlamaları ve spektrum yönetimi, politika tanımlı radyo, uyarlanabilir radyo, yazılım tabanlı radyo ve benzeri teknolojilerde temel kavramların açıklamalarını sağlayacaktır. IEEE Çalışma Gurubunun [4] hafif yüklü TV bantlarında fırsatçı spektrum kullanımı konusunda çalışmaktadır. BR ortak çalışabilirliği arttıracak bir teknoloji olduğundan askeri kurumlar tarafından da oldukça önemli bir araştırma alanı olarak görülmektedir. DARPA Yeni Nesil (XG) [8] haberleşme teknolojileri programı yeni nesil spektruma erişim teknolojisi geliştirmektedir. XG Çalışma Grubu raporunda amacını spektrumun azlığı ve kurulum problemlerini adreslemek olarak belirlemiştir. Daha spesifik olarak, DARPA XG Çalışma Grubu amacını girişimle sınırlı bir şekilde spektrum fırsatlarını algılama, belirleme ve bu fırsatlardan yararlanmayı içeren teknolojilerden oluşan yeni bir spektruma erişim davranışını araştırmak olarak tanımlamaktadır. Buna ek olarak, bu fırsatçı spektruma erişim davranışlarını makine tarafından anlaşılabilir politikalar kullanarak daha esnek ve takip edilebilir bir şekilde kontrol eden yöntem ve teknolojilerden oluşan yeni bir yönetmelik kontrol rejimi oluşturmak üzerinde de çalışmaktadırlar. Ortaklaşa Taktiksel Radyo Sistemi (Joint Tactical Radio System - JTRS) Amerikan ordusunun zor bir problem olan radyo birlikte çalışabilirliği problemini çözmek için birlikte çalışabilirlik için ortak mimari sağlamayı amaçlamaktadır. Birlikte çalışabilirlik problemleri aynı zamanda her ülkenin kendi radyo sisteminin olduğu ortak operasyonlarda da bir engeldir. Yakın zamanda, barışı sağlama, felaket yardım sistemleri ve milli güvenlik gibi 10 11

16 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ diğer savaş dışı askeri operasyonlarda da benzeri problemler görülmektedir. Bu durumlarda askeri birlikler kamu güvenlik kuruluşları, insani yardım organizasyonları ve sivil halkla haberleşmek zorundadırlar [2]. Tasarımın büyük bölümü, çok bantlı ve çok modlu yazılım tabanlı radyo sistemlerini yönetme amaçlı ayarlama yönetim yazılımı olan Yazılım Haberleşmesi Mimarisi (Software Communications Architecture - SCA) üzerine kuruludur. Ancak, SCA in en büyük problemlerinden biri kodunun erişilebilirliğidir. Elde edilebilir çerçeveler ya çok pahalı ya da temel YTR araştırmalarını destekleyecek düzeyde basit değildir. Açık Kaynak Kodlu Yazılım Haberleşmesi Mimarisi Uygulamaları Gömülü Test Ortamı (Open Source SCA Implementation Embedded testbed - OSSIE), Virginia Teknik Üniversitesi ndeki açık kaynak kodlu YTR geliştirme girişimidir [9]. Uydu sistemleri yıl gibi teknolojinin üstel olarak ilerlediği dikkate alındığında oldukça uzun sayılabilecek ömürlere sahiptir. Bu nedenle bu süre içinde uydunun teknolojinin çok gerisinde kalması söz konusu olma problemi vardır. Bilişsel ve yazılım tanımlı radyo alanında sınırlı sayıda çalışma vardır ve bunlar [10], [11], [12] ve [14] numaralı kaynaklarda verilmektedir. Uydu sistemlerinde akıllı radyo kavramının yer aldığı ilk çalışma Avrupa Uzay Ajansı (European Space Agency-ESA) bünyesinde yürütülen Uzay Segmentinde Yazılım Radyosu Çalışması (software radio technology in space segment study) [15] olarak adlandırılan WAND Projesi dir. WAND Projesi Atos Origin, Thales Alenia Space Espana, Thales Alenia Space France ve Carlo Gavazzi Space ortaklığında yürütülmüş ve Ekim 2006 tarihinde tamamlanmıştır. Çalışmanın temel amacı uzay segmentinde yazılım paradigmasının uygulanabilirliğinin araştırılması ve eğer uygulanabilirse bunun nasıl olacağını belirlemek olarak ifade edilmiştir. Bu çalışma, araç-üstü işleme yapabilen uydu sistemlerinin kapasitelerinin arttırılması anlamında oldukça önemlidir. Çalışmada belirlenen temel basamaklar aşağıda verilmiştir; Uydu uzay sistemindeki hangi kısımların yazılım tarafından tanımlanabileceğinin ve bu tanımlamanın nasıl yapilabileceğinin belirlenmesi Kullanılacak teknolojiler ve SR implementasyonu için uygun olan yazılım/donanım platformlarının belirlenmesi SR potansiyelinin analizi ve implementasyonunun faydalarının araştırılması Şekil 4. Bir LEO uydu ve Akıllı İkincil Radyo İstasyonları mimarisi WAND projesinin sonuç raporunda, YTR sisteminin uzay segmentinde implementasyonunun uydu operatörlerinin karşılaştığı implementasyon hataları ve uydunun kullandığı teknolojinin zamanın gerisinde kalması gibi problemlerin üstesinden gelmek açısından başarılı olacağına işaret etmek ile birlikte, uzay teknolojilerinin böyle bir implemantasyonu gerçekleştirecek olgunlukta olmadığı belirtilmektedir. Implementasyonun gerçekleştirilebilmesi için donanım katmanında YTR teknolojileri için daha yeterli radyo cihazları (SRAM, FPGA, İşlemci dizileri gibi) gerekmektedir. Raporda, günümüz teknolojisinin bunun için henüz yeterli olmadığı belirtilmektedir. Bu makalede, biz uyduların farklı bir şekilde kullanımına odaklanacağız. 5. Önerilen Mimari: Akıllı Radyolar İçin Merkezi Uydu Yöneticisi Uydular yeryüzünden yüksekliklerine bağlı olarak değişen oldukça büyük kapsama alanına sahiptir ve bu özellikleri nedeniyle tüme gönderim ve çoka gönderim servisleri için oldukça elverişlidirler. Bu özelliklerinin yeni nesil akıllı radyo sistemleri için önemi ise cihazlara yazılım tabanlı güncellemelerin kolayca yapılabilmesini sağlaması (politika güncelleyici) ve aynı zamanda politika yapıcı olarak görev yapabilmesidir. Uyduların kapsama alanlarındaki kullanıcılar, şebekeler hakkında bilgiye sahip olduklarından BR sistemlerinde uyduların kullanılmasının pek çok avantajı vardır. Öncelikle, politika güncelleme mesajlarının çoka gönderim şeklinde tüm cihazlara iletilmesi ile cihazların uymaları gereken operasyon kurallarını kolaylıkla almaları sağlanacaktır. Aynı zamanda uydular, kapsama alanındaki ortam özellikleri ve şebeke durumundan haberdar olmaları nedeniyle de bu alandaki spektrumun kullanımını ve etkin bir şekilde dağıtılmasını sağlayacaktır. Şekil 4 te temel mimarisi gösterilen önerilen sistemde uydu, kapsama alanındaki Akıllı Radyo İstasyonlarından (Smart Base Station-ABI) geribesleme bilgileri alarak (her baz istasyonu kapsamındaki kullanıcının hangi frekansta ne kadarlık bir güçte yayın yaptığı vb.) sistem hakkında bilgiyi topladıktan sonra, sistemdeki kullanıcıların özelliklerine göre (altın kullanıcı, gümüş kullanıcı, bronz kullanıcı gibi) spektrumun dağıtımını yapmaktadır. a. Varsayımlar ve Problem Formulasyonu İncelenen sistemde, 1200 km yükseklikte sadece bir LEO uydu ve yer segmentinde BR sistemi bulunmaktadır. LEO tipi bir uydunun seçilmesindeki ana sebep, alçak yörüngeden dolayı yaşanacak olan kısa süreli gecikmelerdir. Yer segmentinde üç çeşit eleman bulunmaktadır; Akıllı Baz İstasyonları (ABİ), Birincil ve İkincil Kullanıcılar. ABİ kapsamı alanındaki ikincil kullanıcılardan geribesleme alarak spektrumun nasıl kullanılacağını yöneten uyduya bilgileri ileten bir ara düğümdür. Uydu ve akıllı cihazlar arasındaki her türlü trafik ABİler üzerinden taşınmaktadır. Bir ABİ kapsamı alanının IEEE [8] baz istasyonları gibi 20 kmlik bir yarıçapa sahip olduğu kabul edilmiştir. Her ABİ uydu ile çift yönlü iletişim hattına sahiptir. ABİler düzenli olarak (periyodik) kapsamı alanındaki ikincil kullanıcıların ölçüm değerlerini toplarlar. Bu ölçüm değerleri ilerleyen kısımlarda Ortam Durum Raporu (ODR) şeklinde ifade edilecektir. ODR toplama zaman aralığına Raporlama Aralığı denilmiştir ve T r ile gösterilmektedir. ODR bilgisi, her kullanıcının her bir frekans için ölçtüğü girişim değerlerini ve ikincil radyonun yayın gücünü içerir. Bu senaryoda İK hareketli iken, BKlar sabit olarak düşünülmüştür. Her ABİ toplamış olduğu ODwRları birleştirerek ODR i yi oluşturur ve uyduya yollar. Ayrıca İkincil kullanıcıların GPS gibi yer belirleme cihazlarına sahip olduğu ve ABİ tarafından yollanan frekansa geçiş yapabilme yeteneğine sahip olduğu kabul edilmiştir. ABİlerden gelen bilgiler ile uydu kapsamı alanındaki frekans manzarası nı görebilir ve bir objektif fonksiyonu dikkate alarak frekans dağıtılmasını düzenleyebilir. Objektif fonksiyon, kullanıcı uygulama ihtiyaçlarına veya kullanıcı öncelik sırasına bağlı herhangi bir fonksiyon olabilir. Bu çalışmada, objektif fonksiyon ikincil kullanıcıların toplam veri trafiğinin azami dereceye çıkarılmasıdır. Ancak bu amaçla birlikte kullanıcıların öncelik sıraları dikkate 12 13

17 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ alınacaktır. Öncelik sırası, servis için ödenen para olabilirken, askeri bir senaryoda rütbelere bağlı olarak değişebilir. Benzer şekilde uygulamanın gereksinimlerine gore de öncelik sırası atanabilir. Optimizasyon problemi: Max N F i i= 1 F i IKi için fonksiyonu gösterir. Benzetim senaryosu olarak 100 km yarıçapında ABİ, İK ve BKlardan oluşan bir sistem düşünülmüştür. Benzetim modeli OPNET Modeler TM 11.5 [13] benzetim aracında oluşturulmuştur. Modellenen sistemin OPNET ekran görüntüsü Şekil 5 te gösterilmektedir. Tasarlanan modelde, İK düğümleri BK düğümlerinin varlıklarını belirli bir bulma ihtimali yüzdesi ile başarırlar. Diğer bir deyişle, İK düğümlerinin tahminleri bazen yanlış alarmlar içerebilir. İK düğümleri iletim yapılacak en uygun frekansı bulabilmek için periyodik olarak frekans bantlarını dinler. Algılama değerleri sonucunda toplanan veri ABİ üzerinden uyduya gönderilir ve uydu gelen bu bilgiler doğrultusunda bir sonraki zaman aralığı için o İK nın aday operasyon frekanslarını belirler. Bu frekanslar o İK da oluşturdukları girişim değerlerine göre iletim için uygun veya değil olarak belirlenir. Uydu hem kullanıcı profillerini, hem operasyon merkezinden yüklenen ulusal/uluslararası politikaları dikkate alarak İKlara frekans ataması yapar. Yine ABİ üzerinden İKlara iletim yapılacak yeni frekans bilgileri iletilir. Bu sistemde, yüksek öncelik, orta öncelik ve düşük öncelik değerlerine sahip üç tip kullanıcı değerlendirilmektedir. Uç değerleri görebilmek açısından düşük öncelik dediğimiz kullanıcı bloklanmış ya da yasaklı kullanıcıya karşılık gelmektedir ve bu kullanıcı uygun spektrum bandı olmasına rağmen iletim haklarından yararlanmayacaktır. Yüksek öncelik benzer şekilde 1 e eşitlenmiştir. Bu da bu tip bir kullanıcının her zaman boş frekans olması durumunda iletim yapabileceği anlamına gelmektedir. Benzetim senaryolarında spektrum dinleme periyodu 5 sn alınmıştır. kullanıcı profillerine göre değişir. Örneğin, İK 0 f 1 ve f 3 frekanslarında çok düşük girişim algılamasına rağmen yasaklı olması nedeni ile yayın yapamamaktadır. İK 0 ın aksine yüksek önceliğe sahip olan İK 2, IK 0 ile benzer değerler algılamasına rağmen yayın yapabilmektedir. Şekil 8 de orta öncelikteki bir kullanıcı olan İK 7 ye ait veriler görülmektedir. Bazı anlarda iletim yapabileceği frekans bulamazken, bazı anlarda iletim yapabilen bu kullanıcının iletişimi kesintiye uğramakla birlikte iletimi sürdürülmektedir. Bu çalışmada, İK düğümlerinin profilleri yer ve zamandan bağımsız olaak hep aynı değer olarak değerlendirilmiştir. Bununla birlikte, duruma, yere ve zamana göre önceliklerin atanması daha gerçekçi bir senaryodur. Şekil 7. (a) Yüksek öncelikli kullanıcı İKU 2 tarafından değişik frekanslarda algılanan girişim (b) İKU 2 tarafından yollanan trafik. Şekil 5. OPNET simüle edilen örnek ağ yapısı. Bu makalede tasarlanan sistemde birincil kullanıcı (BK) ve ikincil kullanıcı (İK) olmak üzere iki tip kullanıcı mevcuttur. İK düğümleri dinamik bir şekilde spektruma erişen daha az önceliğe sahip düğümlerdir. Bu düğümler ABİlerin yönetimindedirler. BK düğümleri IEEE f 1, f 2, f olarak göstereceğimiz üç 3 frekansta çalışmaktadırlar. İlk iletişimin daha önceden belirlenmiş bir sinyalleşme kanalı üzerinden yapıldığı varsayılmaktadır. b. Benzetim Sonuçları Benzetim senaryolarında her kullanıcının oluşturduğu trafik ve hissettiği girişim değerleri gösterilmiştir. Hissedilen girişim (P/d 2 ) şeklinde basit bir formül ile hesaplanmaktadır. Burada P ile gösterilen değişken yayıcı anten gücü iken d, yayıcı ve alıcı antenler arasındaki uzaklığı göstermektedir. Şekil 6, 7 ve 8 de oluşturulan trafik ve hissedilen girişim değerleri görülmektedir. Bu şekillerden de görüldüğü gibi LEO uydudan gelen bilgiler doğrultusunda kullanıcıların trafik gönderim başarımları Şekil 6. (a) Düşük öncelikli (sıfır) kullanıcı İKU 0 tarafından değişik frekanslarda algılanan girişim (b) İKU 0 tarafından yollanan trafik. Şekil 8. (a) İK 7 tarafından algılanan girişim değerleri (orta öncelikli kullanıcı) (b) İK 7 tarafından üretilen trafik

18 Uydu Sistemleri ile Tümleşik Bilişsel Ağlar: Yeni Bir Mimari Suzan BAYHAN, Gürkan GÜR, Fatih ALAGÖZ 7. Sonuç ve Yapılacak Çalışmalar Bu makalede, yeni nesil akıllı radyolar hakkında genel bilgiler sunulmuş ve uyduların bu sistemler ile bütünleştirilmesi incelenmiştir. Telsiz teknolojilerin ilerlemesi ve herzaman heryerden iletişimin sağlanabilmesi vizyonundan yola çıkılarak önerilen bu sistemler spektrumun dinamik bir şekilde kullanılması ile sınırlı olan spektrum problemine bir çözüm getirmektedir. Fırsatçı kullanım kısa zamanda, kolay bir şekilde iletişim sağlanmasını gerçekleştirdiğinden özellikle acil durumlarda kamu güvenliğinin sağlanmasında önem taşımaktadır. Üzerinde çalışılması gereken pekçok açık konu olmakla birlikte bu makalede önerildiği gibi uyduların spektrumun daha etkin şekilde kullanılması için sistemle bütünleştirilmesi önem taşımaktadır. Benzetim çalışmalarında çok temel olarak kullanıcıların uydudan gelen emirler doğrultusunda iletimlerini inceledik. Ancak temel özellikleri verilen uydu yönetimsel mimaride TCP/IP katmanının her katmanında çalışılması gereken pek çok açık problem bulunmaktadır. Bu problemlerin başlıcaları, birincil kullanıcı tespiti, hareketlilik yönetimi, servis kalitesinin sağlanması ve yönlendirme protokolleri gelmektedir. İlerleyen dönemlerde, bu makalede tanıtılan uydu yönetimsel mimarinin yukarıda listelenen noktalar açısından da incelenmesi yapılacaktır. Teşekkür: Bu çalışma, Devlet Planlama Teşkilatı - Yeni Nesil Uydu Ağları ve Uygulamaları Projesi, DPT-03 K120250, TÜBİTAK 104E032 tarafından desteklenmiştir. [2] IEEE1900.1, The Working group on terminology and concepts for next generation radio systems and spectrum management, grouper.ieee.org/groups/emc/emc/1900/1/index.htm. [3] J. Steinheider, Software-defined Radio Comes of Age, Mobile Radio Techonology, Feb [Online]. Available: vanu.com. [4] IEEE , The Working Group on Wireless Regional Area Networks(WRANs), [5] A. Sahai, R. Tandra, S. Mishra, and N. Hoven, Fundamental Desig tradeoffs in Cognitive Radio Systems, in Proc. of First Int. Workshop on Technology and Policy for Accessing Spectrum (TAPAS), Boston, MA, Aug [6] P. PawelczAKU, Protocol requirements for Cognitive Radio Networks, TU Delft, Technical Report v.0.2, June [7] Eski 11 S. Krishnamurthy, M. Thoppian, S. Venkatesan, and R. Pruash, Control channel based MAC-layer configuration, routing and situation awareness for cognite radio networks, in Proc. IEEE MILCOM, vol. 1, Oct 2005, pp [8] DARPA XG Working Group, The xg vision request for comments, Tech. Rep. v. 2.0, January [11] B. Paillassa and C. Morlet, Flexible satellites: Software Radio in the sky, in Proc. 10th International Conference on Telecommunications (ICT 2003), vol. 2, March 2003, pp [12] L. Pucker, Applicability of the JTRS software communications architecture in advanced MILSATCOM terminals, in Proc. MILCOM 2003, vol. 1, 2003, pp [13] OPNET Optimizing Network Technologies, OPNET Modeler 11.5, com. [14] C. Morlet, M.-L. Boucheret, and V.Calmettes, Towards generic satellite payloads: software radio, in Proc. International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS03), pp , France, Apr [15] Uzay Segmentinde Yazılım Radyosu Projesi, WAND, www/object/index.cfm?fobjectid=27724 Kaynaklar [1] J. Mitola and G. Q. Maguire, Cognitive Radio: Making software radios more personal, IEEE Personal Communications, vol. 6, no. 4, pp , August [9] SCA Open source SCA implementation environment, [10] J. Prat, V. D. Perini, R. Diaz, and J.-D. Gayrard, SDR Techologies in Space Segment, European Space Agency (ESA), Technical Report v.1.2, April

19 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Çanakkale, 30 Ocak - 01 Şubat 2008 Dinamik Zaman Bükmesi Yöntemiyle Hece Tabanlı Konuşma Tanıma Sistemi Rıfat AŞLIYAN 1, Korhan GÜNEL 2, Tatyana YAKHNO 1 1 Dokuz Eylül Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, İZMİR 2 Adnan Menderes Üniversitesi, Matematik Bölümü, AYDIN rasliyan@adu.edu.tr, kgunel@adu.edu.tr, yakhno@cs.deu.edu.tr Özet: Bu çalışmada, hece tabanlı Türkçe konuşma tanıma sistemi geliştirilmiştir. Türkçe, dünya dilleri arasında yapı yönüyle sondan eklemeli diller grubuna girdiğinden bir sözcükten birçok farklı sözcük türetilebilmesine neden olmaktadır. Bundan dolayı sözcük tabanlı sistem yerine sınırlı sayıda hecelere sahip Türkçe için hece tabanlı sistem tercih edilmiştir. Bu,çalışmamızda, konuşma tanıma sistemlerinde en çok kullanılan yöntemlerden biri olan dinamik zaman bükmesi kullanılmıştır. Sistemin uygulanmasında kullanmak amacıyla imla kılavuzundan birbirine benzer 200 sözcük seçilmiştir. Bu sözcüklerin her biri için 25 er tane wave formatında ses dosyaları kaydedilmiştir. İlk olarak, sözcük ses sinyallerinden hece sınırlarının tespiti algoritmasıyla hecelerin başlangıç ve bitiş sınırları tespit edilmiştir. Daha sonra her hecenin için doğrusal öngörülü kodlama(lpc), parcor, cepstrum ve MFCC öznitelikleri çıkarılmıştır. Bu öznitelikler kullanılarak her hece için bir medyan hece ses sinyali seçilmiştir. Dinamik zaman bükmesi yöntemi kullanılarak benzer sözcükteki hecelere en çok benzeyen medyan heceler sıralı bir şekilde tespit edilir. En çok benzeyen hecelerden 5 tanesi seçilerek tekrar, bu hecelerin bütün ses şablonları arasından tanıma işlemi gerçekleştirilir. Her bir hece için en çok benzeyen 5 hece sıralı bir şekilde tespit edilir. Heceler art arda eklenerek sözcük oluşturulur. Eğer bu sözcük sözlüğümüzde yok ise bir sonraki heceler eklenerek yeni bir sözcük türetilir. Eğer sözlükte var ise tanınan sözcük bu olacaktır. Test işlemi için 2000 tane sözcük kaydedildi ve sistemin mfcc özniteliklerine göre doğru tanıma oranı %95,3 olmuştur. Anahtar Sözcükler: Dinamik Zaman Bükmesi, DTW, Konuşma Tanıma. Konuşma Tanıma, Hece Tabanlı Syllable Based Speech Recognition Using Dynamic Time Warping Abstract: In this study, we have developed a syllable based speech recognition system using Dynamic Time Warping(DTW). As it is known, Turkish is agglutinative language, so many different Turkish words can be generated from a Turkish word by adding suffixes. For Turkish speech recognition, syllables as speech units are more adequate than words. 200 similar words are chosen from Turkish spelling dictionary to implement the system. For each word in the dictionary 25 word sound signals are recorded in wave file format. Firstly, syllable onsets are decided on the word sound signals by syllable onset detection algoritm. After that, feature vectors of linear predictive coding (lpc), parcor, cepstrum and mel frequency cepstral coefficient (mfcc) are derived from the signals. According to these features, a median feature is found for each syllable. The most similar median syllables are determined by DTW and sorted by ascending order. The most similar 5 syllables are chosen and the recognition operation is done again, but for all these 5 syllable sound signal templates. The best matched syllables in the word is 18 19

20 Dinamik Zaman Bükmesi Yöntemiyle Hece Tabanlı Konuşma Tanıma Sistemi Rıfat AŞLIYAN, Korhan GÜNEL, Tatyana YAKHNO added in order and a word is produced. If this word is in the dicitionary, the recognized word of the system is this one. Otherwise, producing the words from the syllables are continued in the most similar way. There are 2000 words for testing the system and the accuracy result is 95.1% according to mfccr features. Keywords: Dinamic Time Warping, DTW, Speech Recognition,Syllable Based Speech Recognition. 1. Giriş Konuşma tanıma, sözcük ses sinyallerinin işlenerek metne dönüştürülmesi işlemidir. Konuşma tanıma üzerine yapılan çalışmalar son 25 yılda hızlanarak artmıştır. Bu çalışmaların büyük çoğunluğu konuşma tanımadaki temel bileşen olarak fonem ve sözcük birimleri kullanılmıştır. Fonem benzeri birimler arasındaki sınırların tespit edilmesi oldukça zor bir süreçtir. Sözcük birimlerini temel alan sistemler, fonem birimlerini kullanan sistemlerin problemlerini içermese de bir çok hesaplama ve veri eğitimini beraberinde getirmektedir. Türkçe sondan eklemeli diller [5] grubuna girdiğinden geniş ölçekli konuşma tanıma sistemlerinde sözcüğü temel birim olarak almak problem oluşturabilir. Çünkü, bir sözcüğe ekler getirmek suretiyle onlarca yeni sözcük türetilebilir. Bu yüzden çalışmamızda sistemin temel birimi olarak fonem ve sözcük arasında bir birim olan hece seçilmiştir. Günümüze kadar yayınlanmış heceleri temel alan konuşma tanıma [3], [11], [12] sistemleri çok fazla değildir. Konuşma tanıma sistemleri konuşmacıya bağımlı veya konuşmacıya bağımsız olabilir. Konuşma tanımada yaygın olarak tercih edilen öznitelikler doğrusal öngörülü kodlama (lpc) [1], [2], [9], [10], [12], parcor ve cepstrum [8], [12] ve mfcc (mel frequency cepstral coefficient) öznitelikleridir. En çok kullanılan yöntemler dinamik zaman bükmesi [4], [6], [7], yapay sinir ağları ve saklı markov modelidir [5], [12], [13]. Bu çalışmada dinamik zaman bükmesi yöntemi kullanılarak ayrık sözcük tanıma uygulaması gerçekleştirilmiştir. İmla kılavuzundan birbirine çok benzer 200 sözcük seçilerek lpc, parcor, cepstrum ve mfcc öznitelik değerleri kullanılarak kişiye bağımlı uygulamalar yapılmıştır. Test işlemi için 2000 tane sözcük kaydedildi ve sistemin en başarılı olduğu mfcc özniteliklerine göre doğru tanıma oranı %95,1 olmuştur. Bu çalışmanın ikinci bölümünde sistem mimarisi hakkında genel bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümünde ise hece sınırlarının nasıl tespit edildiği hakkında bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde kullanılan özniteliklerin hece ses sinyallerinden nasıl çıkarıldığı anlatılmaktadır. Beşinci bölümde artişleme algoritması verilmiştir. Altıncı ve yedinci bölümde sırasıyla sistemin test edilmesi, tartışma ve sonuç hakkında bahsedilmektedir. 2. Sistem Mimarisi Bu çalışma Şekil 1 de görüldüğü üzere genel anlamda dört aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada 200 sözcüğe ait hecelerin öznitelik şablonları veritabanı oluşturulur. İkinci aşamada her bir hece şablonundaki medyan hece öznitelik vectörleri tespit edilir. Üçüncü aşamada ise DTW [4] yöntemiyle hece tanıma işlemi gerçekleştirilir. Son aşamada tanımayı iyileştirmek için artişleme (postprocessing) uygulanır. Her bir hecenin öznitelik şablonlarının hesaplanması için sözcükler wave formatında 2 saniyelik zaman aralığında bir konuşmacı tarafından Hz de örneklenip 16 bit darbe kod kiplenimi (PCM) kullanılıp nicemlenerek ve önişleme işleminden geçirilmiştir. Önişlemede ses sinyallerinin ortalaması sıfır olacak şekilde yeniden düzenlenmiştir (1). x n ses sinyalini, m ses sinyalinin ortalaması- nı ve y n yeni ses sinyalini temsil etmektedir. y n = x n m (1) k m xi = k i=1 Hece sınırları tespit edilmeden ve öznitelik çıkartma işlemi yapılmadan önce ses örneklerine önvurgulama yapılmaktadır. Daha sonra hece sınırları tespit edilir (Bölüm 3). Her hecenin ses örnekleri 20 ms lik çerçevelere ayrılarak çerçeveler üzerine Hamming pencereleme uygulanır. Çerçeveler arasındaki örtüşme 10 milisaniyedir. Daha sonra Bölüm 4 de anlatıldığı gibi hecenin her çerçevesi için öznitelik değerlerinden 8 er tane lpc, parcor, cepstrum ve mfcc hesaplanır. Şekil 1. Sistemin Genel Yapısı Sistem dinamik zaman bükmesi yöntemini kullanarak hecelerin en benzer olanlarını hece öznitelik medyan şablonlarına göre elde eder ve sıralar. Tanınacak olan sözcüğün hecelerinin en benzer 5 tanesi tekrar tanıma işleminden geçirilir. Fakat bu sefer bes hece arasından dah ayrıntılı tanıma sürecinden gerçekleştirilir. Yani Hece Ses Öznitelik Şablonu veritabanından tanıma işlemi yapılır. Dolayısıyla bu beş heceden en cok hangisine benzer olundugu tespit edilir. Artişleme (Bölüm 5) kullanılarak tanıma işlemi sonlandırılır. Çalışmalarımız Pentium Centrino 1.6 işlemci, 768 RAM, 40 GB sabit disk, Windows XP işletim sistemi, ses kartı, hoparlör ve mikrofona sahip bilgisayar üzerinde gerçekleştirilmiştir. Uygulama programları Matlab 6.5 ile kodlanmıştır. 3. Hece Sınırlarının Tespiti Hece sınırları tespit yöntemi iki aşamadan oluşmaktadır. Birincisi, sözcüğün başlangıç ve bitiş noktalarının belirlenmesi işlemidir. İkincisi, sözcükteki hecelerin sınırlarının tespiti işlemidir. Aşağıda her ikisinin algoritması verilmiştir. 3.1 Sözcük Başlangıç ve Bitiş Noktası Tespiti Algoritması x 1., ses dosyasını temsil eden vektördür. Çalışmamızda N = dir. x = ( x 1, x 2, x 3..., x N ) (1) 2. l, x vektörünün ilk 200 değerinin ortalamasıdır. x ~ vektörü, x vektörünün yatay eksene odaklanmış halidir. 200 l = ( x i ) / 200 i= 1 (2) 20 21