Görünür ışık haberleşmesinde performans analizi ve test cihazı tasarımı
Performance analysis and test device design in visible light communication
Yazar: UĞUR BEKÇİBAŞI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KUBİLAY TAŞDELEN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik haberleşme = Electronic communication ; Görünür ışık iletişimi = Visible light communication ; Kablosuz iletişim = Wireless communication ; Performans analizi = Performance analysis ; Sinyalizasyon = Signalization ; İletişim sistemleri = Communication systems

Özet:
Kablosuz iletişim, haberleşme sistemleri içinde en hızlı gelişen iletişim alanıdır. Günümüz ihtiyaç sıralamasında artık kablosuz iletişimin önemli bir yeri bulunmaktadır. Yapıları gereği kablosuz iletişim sistemleri girişimlerden fazla miktarda etkilenmektedir. En önemli çalışma alanı ise iletişim kalitesinin arttırılması ve girişimlerin olumsuz etkilerinin en aza indirilmesi kablosuz iletişimde büyük öneme sahiptir. Bu amaçla yapılan çalışmalar ağırlıklı olarak iletişim kalitesi üzerine olmaktadır.
	
Kablosuz Optik Haberleşme alt alanlarından Görünür Işık Haberleşmesi de IEEE 802.15.7 standardı alındığından itibaren hızlı bir gelişim göstermiştir. Aydınlatmanın iletişim yeteneği ile beraber kullanıldığı haberleşme yapısı, benzer haberleşme sistemlerinden daha az girişim etkenleri nedeni ile daha iyi iletişim kalitesi sunmaktadır. Haberleşme; uygun fiziksel katman, ortam erişim ilkeleri ve protokol desteği sağlamasına rağmen iletim ortamında bulunan insan olgusu nedeniyle hassas bir yapıya sahiptir.

Bu tez çalışmasında IEEE 802.15.7 standartlarını destekleyen bir Görünür Işık Haberleşmesi test cihazı tasarımı yapılmıştır. Test cihazının fiziksel katman 1 üzerindeki çalışma performansı incelenmiştir. Haberleşmeyi etkileyen değişkenlerden ortam ışığı, iletişim mesafesi, iletilecek veri yükü miktarı, iletişimde kullanılacak filtre ve farklı güçteki LED aydınlatmalar ile deney setinin performansı incelenmiştir.
	
Hazırlanan deney seti, iletişim standartlarını karşılamada başarılı bir performans sergilemiştir. İletişim standartlarında hazırlanan girişim önleyici mekanizmalara rağmen deney setinde yapılan haberleşmenin ortam ışık girişiminden etkilendiği gözlemlenmiştir. İletişim kanalında doğal yoğunluk filtresi kullanımı sonucu harici girişimlerin azaldığı, iletişim hızının arttığı gözlemlenmiştir. İletişimde kullanılacak aydınlatma elemanı gücünün de iletişim hızını arttırdığı görülmüştür. Hazırlanan test cihazı ile beş (5) metre iletişim mesafesine ve 35 kb/s iletişim veri hızına ulaşılmıştır. Elde edilen sonuçlar neticesinde Görünür Işık Haberleşme Sistemi tasarımı için öneriler sunulmuş ve kısıtlamaları tartışılmıştır.

Abstract:
Wireless communication is the fastest growing communication field among communication systems. Wireless communication has an important place in today's need list. Due to their structure, wireless communication systems are highly affected by interference. The most critical work area is to increase communication quality and minimize the adverse effects of initiatives in wireless communication. Studies conducted for this purpose are mainly on the quality of communication.

Visible Light Communication, one of the sub-fields of Wireless Optical Communication, has developed rapidly since the IEEE 802.15.7 standard was received. The communication structure in which lighting is used and its communication capability offers better communication quality due to less interference than similar communication systems. Communication; Although it provides the appropriate physical layer, media access principles and protocol support, it has a sensitive structure due to the human phenomenon in the transmission environment.

In this thesis, a Visible Light Communication test device that supports IEEE 802.15.7 standards has been designed. The operating performance of the test device on physical layer 1 was examined. The performance of the experimental set was investigated with ambient light, communication distance, amount of data load to be transmitted, filter to be used in communication and LED lighting of different power.

The prepared experimental set showed a successful performance in meeting the communication standards. Despite the anti-interference mechanisms prepared in the communication standards, it was observed that the communication in the experiment set was affected by the ambient light interference. As a result of the use of a natural density filter in the communication channel, it was observed that the external interferences decreased, and the communication speed increased. It has been observed that the power of the lighting element to be used in communication increases the communication speed. The prepared test device has a communication distance of five (5) meters and a communication data rate of 35 kb/s. As a result of the outcomes obtained, suggestions for Visible Light Communication System design are presented, and its limitations are discussed.