Altıncı nesil (6G) geniş bantlı telsiz haberleşme ağlarıyla yoğun bağlantılar içeren, düşük gecikme sürelerine, yüksek veri hızlarına, yaygın kapsama alanına ve yüksek güvenilirliğe sahip bir haberleşme ortamının tasarlanması hedeflenmektedir. Uygulanabilir 6G senaryoları arasında akıllı evler, otonom araçlar, robotik ve uzaktan sağlık uygulamaları mevcuttur. Geleceğe yönelik bir perspektif olarak 6G ağlarının sadece karasal ağları değil, aynı zamanda uçan ağ elemanlarını da kapsayacağı ve yakın zamanda başlayan 6G haberleşmesi araştırma çalışmaları ile birlikte karasal olmayan sistemlerin de dahil olduğu dikey ağ mimarisi ve bunun sonucunda sağlanacak olan ultra-bağlantılılığın öne çıkacağı değerlendirilmektedir. Dikey ağ mimarisinde, insansız hava araçlarının (İHA, İngilizce olarak “drone”) mevcut karasal haberleşme ağına yardımcı bir şekilde çalışması araştırmacıların son yıllarda dikkatini çekmektedir. Öte yandan, birkaç yıl önce akıllı yansıtıcı yüzeyler (intelligent reflecting surfaces, AYY) yardımı ile haberleşmenin gerçeklenmesi önerilmiş ve araştırmacılar hızla bu konu üzerinde çalışmaya başlamıştır. AYY’ler genellikle doğrudan görüş hattının (line of sight, LOS) kaybolduğu durumlarda, yüksek binaların cephelerine, duvarlarına yerleştirilerek iletişimin sağlıklı şekilde yansımalar yoluyla devam etmesini sağlarlar. Aynı zamanda, 5G ve ötesi haberleşmede kullanılan yoğun MIMO (massive MIMO) yapılarına, yüzeyinde sahip olduğu çoklu yansıtıcı bileşenler sebebiyle vaat ettiği yüksek spektral ve enerji verimliliği ile alternatif olarak değerlendirilmektedir (Zhao ve Liu, 2019). AYY’ler, gelen işaretin fazını değiştirerek iletirler/yansıtırlar ve bu esnada iletim için herhangi bir güç tüketmediklerinden dolayı pasif bileşen olarak görülmektedirler. Dolayısıyla AYY, telsiz haberleşme sistemlerine, spektral ve enerji verimliliğini artırmaya yönelik olarak yardımcı olabilecek potansiyele sahiptir. Ayrıca, 6G haberleşmesi için yapay zeka (son yıllarda giderek kullanımı yaygınlaşan derin öğrenme, DL) kullanımının da yatay ve dikey ağların optimizasyonu ve enerji tasarruflu iletişim için hesaplama zorluklarının aşılmasında yönlendirici bir etki sağlayacağı da değerlendirilmektedir.

Proje önerisinde, güvenli, enerji verimli ve etkin bir dikey heterojen ağ (VHetNet) mimarisi önerilmektedir. Bu amaçla karasal HetNet yapısında gerçekçi bir Poisson nokta süreci tabanlı ağ yapısı tasarlanacaktır. İHA ve akıllı yansıtıcı yüzey (AYY) kullanan VHetNet’in, yörünge, konum ve yükseklik bakımından enerji ve spektral verimliliklerinin ve fiziksel katman güvenliliğinin ortaya konulması hedeflenmektedir. Ayrıca, proje kapsamında İHA yardımlı VHetNet’ler için haberleşme kanal kestirimi ve batarya tüketim modeline bağlı İHA yörünge tasarımının analizi yapılacaktır. Öncelikle, VHetNet için haberleşme benzetimi ile kanalın çevresel etkileri dikkate alınarak performans analizlerinin hem klasik hem de derin öğrenme (DL) tabanlı yöntemlerle yapılması planlanmaktadır. Batarya tüketim modellemesinde ise Markov akışkan kuyruk teorisi kullanılacaktır. Ardından, İHA yardımlı haberleşme ağı çözümlemeleri ağ kümeleme yaklaşımı, İHA konumu ve davranış optimizasyonu açısından değerlendirilecektir. Proje önerisinde, İHA-tabanlı ağ senaryoları, kapsama alanını, yörüngesini, konumunu ve yüksekliğini, spektral verimliliği en üst düzeye çıkarmak amacıyla ele alınacaktır. AYY’lerin de yer aldığı VHetNet’ler için enerji-verimli işaret işleme yaklaşımları belirlenecektir. Son olarak, grafiksel kullanıcı arayüz tasarımı çalışılacak ve elde edilecek analitik çıkarımların teorik sonuçlarını ve sistem benzetim sonuçlarını sunmak üzere MATLAB tabanlı bir benzetim kütüphanesi oluşturulacaktır.

Telekomünikasyon teknolojilerinde yaşanan ilerleme ile birlikte mobil kullanıcıların çoklu ortam ve özellikle video içeriğine olan talebinde ciddi bir artış gözlenmiştir. Video izleyen kullanıcının bu deneyime dair algısı deneyim kalitesi olarak adlandırılmaktadır. Deneyim kalitesinin kullanıcının video izleme davranışı üzerinde etkisi vardır. Kullanıcılar, izledikleri videolarda içerik kadar kaliteye de önem vermektedir. Örneğin içeriği ilgi çekici olsa da, sık sık takılan veya kalitesiz görüntüye sahip videolar çok sayıda kişi tarafından tercih edilmez, izlendiklerinde ise uzun sürelerde izlenmez. Öznel bir deneyim kalitesi ölçütü olan kullanıcı algısının belirlenmesi, her durum ve her video için mümkün olmayabilir. Bu nedenle öznel deneyim kalitesi hakkında fikir veren, video kalite seviyesi, önbellekleme gecikmesi, donma olasılığı, sıklığı ve süresi gibi ölçülebilen/hesaplanabilen nesnel deneyim kalitesi ölçütlerinin modellenmesi önem kazanmıştır. Bu proje kapsamında bir mobil cihazın video oynatmak için kullandığı tampon bellek bir kuyruk olarak modellenerek, nesnel deneyim kalitesi ölçütlerinin çeşitli senaryolarda elde edilmesine yarayacak matematiksel bir model geliştirilecektir.Birden fazla kalite seviyesinde kodlanmış olarak sunucuda saklanan ve kullanıcının veri hızına bağlı olarak istenen kalitedeki kaynağın iletilebildiği, önbelleklemenin zaman veya veri miktarı bazlı yapılabildiği, deneyim kalitesinin kullanıcının izleme süresi üzerinde etkisi olduğu senaryolar, bu model ile incelenerek istenen deneyim kalitesi ölçütleri elde edilebilecektir. Bu seviyede bütüncül bir model literatürde bulunmamaktadır. Deneyim kalitesi ölçütlerinin arasındaki ilişkiler ışığında çeşitli bellek yönetim mekanizmalarının tasarlanmasına da zemin hazırlanacaktır.