Akıllı ulaşım sistemlerinin analizi ve uygulamaları

Abstract

Günümüzde iletişim ve bilgi teknolojilerinin hızlı gelişmesi ulaşım sistemleri üzerinde olumlu bir etkiye yol açmıştır. Akıllı Ulaşım Sistemleri şeklinde tanlanan bu sistemlerin amacı, seyahat sürelerinin azaltılması, trafik güvenliğinin ve mobilitenin arttırılması ve çevre üzerindeki negatif etkilerin azaltılmasıdır. Akıllı ulaşım sistemleri, güvenli yollar ve güvenli sürüş, sürdürülebilir karayolu taşımacılığı, veri toplama, veri transferi, işleme ve analiz bilinçli karar verme olarak tanımlanabilir. Fiber üzerinden radio (RoF) teknolojisi, mikrodalga ve optik ağların bir entegrasyonudur. Genişband erişim ağındaki maliyetlerin azaltılmasını yanı sıra, kapasite ve mobilitenin arttırılması için tercih edilen bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır. RoF konsepti, bir optik fiberin düşük kayıp karakteristiğinden yararlanmak için ışığı radyo frekans sinyali (RF) ile modüle ederek bilgileri optik fiber üzerinden iletmek anlamına gelmektedir. RoF yapıları, akıllı ulaşım sistemlerine entegre edilerek kullanılmaya başlanmıştır.Bu tez çalışmasında, RoF iletişiminin çalışma mekanizması, avantajları ve dezavantajları üzerinde durulmuştur. Akıllı ulaşım sistemlerindeki kullanım alanlarına değinilmiş, tercih edilen yapıların çalışma şekli ve yöntemi incelenmiştir. OptiSystem 7.0 ve OptiSystem 14.0 simülasyon yazılımları kullanılarak, RoF sistemleri için iletişim performansının artırılması ve geliştirilebilecek olan yapılar üzerinde çalışılmıştır. Yapılan çalışmalarda elde edilen BER (Bit Error Rate, Bit Hata Oranı) diyagramları, güç, spektrum ve kazanç grafiklerinden yararlanılarak akıllı ulaşım sistemlerine uygun yapılar incelenmiştir. Hem PSK (Phase Shift Keying-Faz Kaydırmalı Anahtarlama), FSK (Frequency Shift Keying-Frekans Kaydırmalı Anahtarlama) gibi çeşitli modülasyon yöntemleri kullanılarak hem de WDM (Wavelength Division Multiplexing, Dalgaboyu Bölmeli Çoklama) yapıları karşılaştırılarak RoF yapısının verimli çalışma şekilleri belirlenmiştir. Gönderilen verinin en doğru şekilde alınması için, Antenna Magus ve CST2019 yazılımları kullanılarak iki ayrı anten çalışması yapılmıştır. Tasarlanan bu antenlerin polarizasyon, uzak alan yansımaları, geri yansımaları, yönlülük ve kazanç değerleri gibi parametreler analiz edilip karşılaştırılmıştır.Çalışmanın 2. Bölüm'ünde, akıllı ulaşım sistemleri hakkında bilgi verilmiş ve 3. Bölüm'ünde, fiber optik iletişim sistemleri ve radio over fiber yapıları incelenmiştir. 4. Bölüm'de WDM ve tek frekans iletişim hattı tasarlanmış olup bunlara entegre olarak çalışabilen antenlerin analiz sonuçları incelenmiştir. 5. Bölüm'de ise modülasyon yöntemlerinin teorik ve simülasyon çalışmaları yapılmıştır. 6 Bölüm'de elde edilen sonuçlar değerlendirilerek yorumlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Akıllı ulaşım sistemleri, optik haberleşme, fiber üzerinden radyo teknolojisi, çoğullama, modülasyon teknikleri

Today, the rapid development of communication and information technologies prompted a positive impact on the Transportation Systems. The purpose of this system was defined as an Intelligent Transportation Systems, reducing travel times, increasing traffic safety and mobility, and reducing negative impacts on the environment. Intelligent transport systems can be defined as safe roads and safe driving, sustainable road transport, data collection, data transfer, processing and analysis, and conscious decisions. Radio over Fiber (RoF) technology is an integration of microwave and optical networks. It has emerged as a preferred method of increasing capacity and mobility, as well as reducing costs in the broadband access network. The RoF concept is to transmit the information over the optical fiber by modulating light with a radio frequency signal (RF) via taking advantage of the low loss characteristic of an optical fiber. RoF forms started to use by integrated into intelligent transportation systems.In this thesis, how `Radio over Fiber` communication is provided, advantages and disadvantages were emphasized. Touched on areas of intelligent transport systems, the way of work and method of the preferred system has been examined. By using OptiSystem 7.0 and OptiSystem 14.0 simulation software, examined to increase of communication performance for radio over fiber systems and examined the systems that would be improved. As a result of the studies, transportation systems that are suitable smart transportation systems were investigated by using the BER (Bit Error Rate) diagrams, power, spectrum and the most accurate data, two different antennas were used by performed Antenna Magus and CST2019 software. Polarization, reflections, far field, directivity and gain values of these designed antennas were analyzed and compared.In the second part of the study, information about intelligent transportation systems was given, in the third part fiber optic communication systems and radio over fiber structures were examined. In fourth part, WDM and single frequency communication line are designed and the analysis results of the antennas that can work integrated to these are examined. In the fifth part, theoretical and simulation studies of modulation methods have been carried out and the results have been evaluated.Keywords: Intelligent transportation systems, optical communications, radio over fiber, multiplexing, modulation techniques