Bu tədqiqat, engebeli ve mobil şəbəkə əhatəsinın yetersiz olduğu dağlıq otlaqlarda heyvan izləmə cihazlarını simsiz şəbəkəa bağlayacak LoRaWAN gateway-lərinin nerelere kurulması gerektiğini araştırmıştır. Tədqiqatçılar, Fransa Alpləri’nde bir dağ silsiləsinın qarşı-qarşıya yamaclarında bulunan toplam 5,77 km² büyüklüğündeki iki qoyun otlatma sahəsinı araşdırmışdır. Gateway konumları doğrudan deneme-yanılma yoluyla seçilmek yerine, relyef hündürlüyü ve torpaq örtüyü verilərini kullanan Irregular Terrain Model radyo yayılım simülasyonlarıyla önceden müəyyən edilmişdir.

Simülasyonlarda tek bir gateway konumunun bütün tədqiqat alanını kapsayamadığı, en iyi tek istasyon noktalarının bile modellenen mobil birimlerin en fazla %72’sine ulaşabildiği görülmüşdür. Bunun üzerine merkezî dağ silsiləsinın kuzey ve güney kesimlerine günəş enerjili iki bağımsız LoRaWAN gateway-i kurulmuştur. Kuzey istasyonu ağırlıklı olarak kuzey merasını, güney istasyonu ise güney merasını kapsarken iki gateway-in birlikte kullanılması relyef maneələrinin oluşturduğu zəif siqnal bölgelerini azaltmış ve ağda yedeklilik təmin etmişdir.

Saha doğrulaması için 400 metre aralıklı iki nümunələmə torunda toplam 57 nokta müəyyən edilmişdir. Engebeli ve tehlikeli arazi nedeniyle bu noktaların 44’ü ziyaret edilebilmiş, 13’üne ulaşılamamıştır. Ziyaret edilen noktalardan GNSS konumu içeren LoRa mesajları gönderilmiş ve gateway’lerde ölçülen RSSI değerleri simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Birleşik iki-gateway yapılandırmasında 43 noktadan sinyal alınmış; 41 tahmin doğru çıkmış, yanlış müsbət tahmin görülmemiş ve iki yanlış mənfi tahmin kaydedilmiştir.

Sonuçlar, simülasyon destekli planlamanın dağlık arazide kurulacak gateway sayısını ve yerini belirlemeye yardımcı olabileceğini göstərir. Bununla birlikte tədqiqat tam ve kesintisiz bir 5,77 km² əhatə kanıtı təqdim etmir. Bazı bölgeler erişilemediği için ölçülememiş, bazı kör noktalar devam etmiş ve saha kampanyası gerçek sürülerin uzun dönem hareketleri altında yürütülmemiştir. Tədqiqatnın nəticələrı belirli donanım, SF12 LoRa ayarı, yaz mevsimi, arazi veriləri ve Fransa Alpləri’ndeki iki mera için geçerlidir.

Tədqiqatın əsas sualı nədir?

Tədqiqatın temel sorusu, hücresel haberleşmenin kesintili olduğu geniş ve engebeli bir otlaq sahəsinda, mümkün olan en az sayıda LoRaWAN gateway-i kullanılarak mobil heyvan izləmə cihazları için yeterli kablosuz əhatənın nasıl sağlanabileceğidir. Tədqiqatçılar özellikle pahalı ve yorucu saha denemelerinden önce radyo yayılım simülasyonlarının gateway yerlerini güvenilir biçimde belirleyip belirleyemeyeceğini araşdırmışdır.

Dağlık alanlarda gateway kurulumu yalnız teknik bir əhatə problemi değildir. İstasyonun, radyo görüşünü iyileştirecek kadar yüksək bir konuma kurulması gerekirken eyni zamanda ekipmanın taşınabileceği, güneş panelinin çalışabileceği, rüzgâra karşı sabitlenebileceği ve alınan verilərin uzak sunucuya aktarılmasını sağlayacak bir internet bağlantısının bulunabileceği noktada olması gerekir. Bu koşulların eyni yerde sağlanması olası kurulum noktalarının sayısını önemli ölçüde azaltmaktadır.

LoRa ve LoRaWAN dağlık hayvancılıkta neden kullanılmaktadır?

LoRa, aşağı veri hızlarında uzun mesafeli ve aşağı enerjili radyo haberleşmesine olanak veren bir fiziksel katman teknolojisidir. LoRaWAN ise LoRa bağlantıları üzerinden uç cihazların gateway’lerle ve ağ sunucularıyla nasıl iletişim kuracağını tanımlayan ağ protokolüdür.

Hayvan takip cihazları genellikle küçük GNSS koordinatları, kimlik bilgileri, pil durumu veya sensör ölçmələri gibi sınırlı büyüklükte veri paketleri gönderir. Bu kullanım, yüksək hızlı mobil internetten çok uzun batareya ömrü ve geniş alan əhatəsı tələb edir. LoRa’nın aşağı veri hızı bu nedenle bir eksiklikten ziyade heyvan izləmə gibi uygulamalar için enerji tüketimini sınırlayan bir tasarım özelliğidir.

LoRaWAN mimarisinde her hayvan takip cihazı için ayrı bir mobil hat aboneliği gerekmez. Uç cihazlar yakındaki gateway’e LoRa mesajı gönderir. Gateway alınan mesajı Wi-Fi veya LTE/4G gibi bir geri daşıma bağlantısı üzerinden bulut sunucusuna iletir. Tədqiqatdaki sistem bu nedenle uç cihazlar bcərəyanından hücresel şebekeden bağımsız olsa da gateway seviyesinde internet bağlantısına ihtiyaç duymuştur.

Tədqiqat hangi bölgede yürütülmüştür?

Araştırma, Fransa’daki Mercantour Millî Parkı sınırları içinde, Col des Champs dağ geçidinin Alpes-Maritimes tarafında gerçekleştirilmiştir. Tədqiqat merkezinin koordinatları WGS84 sisteminde təxminən 44.1749 kuzey ve 6.6979 doğudur.

Bölge, yaz otlatma dövründe iki ayrı qoyun sürüsünün kullandığı meralardan oluşmaktadır. Sürüler ağırlıklı olarak Salon-de-Provence’daki Le Domaine du Merle deneysel çiftliğine aittir. Çiftlik et üretimi amacıyla təxminən 1.500 Mérinos d’Arles qoyunu yetiştirmektedir.

İncelenen meralar, merkezî bir dağ silsiləsinın qarşı-qarşıya yamaclarındadır:

• Kuzey otlatma sahəsi: 3,82 km².
• Güney otlatma sahəsi: 1,95 km².
• Toplam alan: 5,77 km².

Yaz otlatma dövrü haziran ortasından ekim başına kadar sürmekte, araştırma ölçmələri ise temmuz ve ağustos aylarını kapsayan iki otlatma dövründe gerçekleştirilmiştir. Her otlaq sahəsinda bir çoban kulübesi ve sürünün akşamları toplandığı gece ağılları bulunmaktadır.

En yakın yerleşim Saint-Martin-d’Entraunes’tur. Tədqiqatda bu yerleşimin təxminən 153 nüfusa ve kilometrekare başına 3,8 kişilik nüfus yoğunluğuna sahip olduğu belirtilmiştir. Mobil telefon hizmeti ana yollar ve yerleşim çevresinde yoğunlaşırken otlaq sahələrinın önemli bölümlerinde bağlantı boşlukları bulunmaktadır.

Neden yalnız sahə ölçməü yapılmamıştır?

Gateway için düşünülen her konumun gerçek donanımla sınanması dağlık arazide pratik değildir. Bir istasyonun direği, güneş paneli, bataryası, destek yapısı ve bağlantı ekipmanı kurulum alanına taşınmalı; ardından fərqli noktalardan radyo mesajları gönderilerek əhatə ölçülmelidir. Başarısız bir konum seçildiğinde bütün sistemin başka bir yere taşınması gerekir.

Tədqiqatçılar bu deneme-yanılma yükünü azaltmak için önce bilgisayar ortamında olası gateway konumlarını taramış, ardından yalnız yüksək əhatə potansiyeline sahip ve erişilebilir noktaları sahada araşdırmışdır. Simülasyon böylece gerçek ölçməün yerine geçmemiş, saha tədqiqatsından önce karar destek aracı olarak kullanılmıştır.

Irregular Terrain Model nasıl kullanılmıştır?

Radyo yayılımı, Longley–Rice modeli olarak da bilinen Irregular Terrain Model ile hesaplanmıştır. ITM; verici ve alıcı yüksəkliği, radyo tezlikı, arazi yükseltisi, mesafe, iklim koşulları ve torpaq örtüyü gibi değişkenleri kullanarak düzensiz arazideki sinyal kaybını tahmin eder.

Hesaplamalar Radio Mobile yazılımında yürütülmüştür. Arazi yüksəkliği için NASA Shuttle Radar Topography Mission veriləri kullanılmıştır. Bu veri təxminən 30 metre mekânsal çözünürlüğe sahiptir. Arazi örtüsü bilgileri ise təxminən 100 metre çözünürlüklü CORINE Land Cover 2018 veri setinden alınmıştır.

Simülasyon 863–870 MHz tezlik aralığına, dikey anten polarizasyonuna ve yıldız ağ topolojisine göre yapılandırılmıştır. İklim sınıfı karasal ılıman olarak belirlenmiş, modelin değişkenlik modu belirli konumlardaki koşulların %90’ını karşılayacak korumacı bir tahmin üretmek üzere ayarlanmıştır.

Bağlantı bütçesi ve fade margin ne anlama gelmektedir?

Bir LoRa mesajının gateway tarafından çözülebilmesi için alıcıya ulaşan sinyalin qəbuledici həssaslığının üzerinde kalması gerekir. Bağlantı bütçesi; vericinin çıkış gücü, verici ve alıcı anten kazançları, mesafe, relyef maneələri, bitki örtüsü ve diğer yayılım kayıplarını birlikte değerlendirir.

Fade margin, alınan sinyalin qəbuledici həssaslığı sınırının ne kadar üzerinde olduğunu ifade eder. Daha yüksək değer, sinyalin ek zayıflamaya rağmen çözülebileceği daha geniş bir güvenlik payı bulunduğunu gösterir.

Tədqiqatda 3 dB fade margin, yeterli ve yetersiz əhatə arasındaki pratik sınır olarak seçilmiştir. Haritalarda kullanılan sınıflar şöyledir:

• Yüksek əhatə: Fade margin 3 dB’den büyük.
• Sınırlı əhatə: −3 ile 3 dB arasında.
• Yetersiz əhatə: −3 dB veya daha aşağı.

Bu eşik kesin bir fiziksel duvar değildir. Sinyal seviyesi sınır çevresinde olduğunda hava, küçük konum fərqlilıkları, yerel arazi ayrıntıları, anten yönelimi veya veri çözünürlüğü nedeniyle gerçek sonuç simülasyondan fərqli olabilir.

Gateway istasyonları hangi donanımdan oluşmuştur?

Her baza stansiyasında IP67 koruma sınıfına sahip Milesight UG67 LoRaWAN gateway kullanılmıştır. Gateway, Semtech SX1302 LoRa yoğunlaştırıcı çipi ile Wi-Fi ve LTE/4G geri taşıma bağlantılarını içermektedir.

Radyo bağlantısı için 863–870 MHz aralığında 5 dBi kazanca sahip iki adet GA01 çok yönlü anten kullanılmıştır. SF12 ve 125 kHz zolaq genişliyi koşullarında gateway qəbuledici həssaslığı −141 dBm olarak verilmiştir.

Gateway ve antenler, yerden 2,7 ile 16 metre arasında ayarlanabilen teleskopik alüminyum direğe monte edilmiştir. Direğin yükseltilmesi arazi ve bitki örtüsünün görüş hattı üzerindeki etkisini azaltmayı amaçlamıştır.

Şebeke elektriği bulunmayan kurulum noktalarında enerji aşağıdaki bileşenlerle sağlanmıştır:

• 12 V ve 80 Wp gücünde güneş paneli,
• 12 V ve 100 Ah kapasiteli derin döngülü AGM akü,
• MPPT güneş şarj regülatörü,
• Donanımı taşıyan ve ağırlıklı taban görevi gören alüminyum destek yapısı.

Direk, zemin kazıkları ve gergi halatlarıyla sabitlenmiştir. Tədqiqatdaki üç boyutlu teknik çizim gateway, teleskopik direk, güneş paneli, şarj regülatörü, akü ve zemin bağlantılarının tek bir müstəqil stansiyada nasıl birleştirildiğini göstərir. Gerçek kurulum fotoğraflarında sistemin açık ve rüzgâra maruz bir dağ silsiləsinda çalışacak şekilde kurulduğu görülmektedir.

Hayvan takip cihazı nasıl tasarlanmıştır?

Saha əhatəsını ölçmek için tədqiqatçıların daha önce geliştirdiği GNSS-LoRa takip cihazları kullanılmıştır. Sistem Lilygo T-Beam geliştirme kartı, NEO-M8M GNSS modülü, Semtech SX1276 tabanlı RFM95W LoRa vericisi, lityum-iyon batarya ve özel olarak üç boyutlu yazdırılmış bir muhafazadan oluşmaktadır.

Muhafaza bir hayvan tasmasına bağlanabilecek şekilde tasarlanmıştır. Anten kazancı 1,2 dBi, verici gücü 14 dBm’dir. Cihaz anteninin yerden təxminən 60–70 cm yüksəkte olacağı kabul edilmiştir; bu değer təxminən qoyun baş yüksəkliğini temsil etmektedir.

LoRa ayarları aşağıdaki gibidir:

• Yayılma faktörü: SF12.
• Bant genişliği: 125 kHz.
• Kodlama oranı: 4/5.
• Verici gücü: 14 dBm.

SF12 yüksək qəbuledici həssaslığı ve uzun menzil sağlar. Buna karşılık paketin havada kalma süresini ve enerji tüketimini artırır. Bu nedenle tədqiqatnın əhatə sonuçları daha aşağı yayılma faktörlerine doğrudan aktarılamaz.

Gateway konumları nasıl müəyyən edilmişdir?

Simülasyonda heyvanların kullanması beklenen mera yüzeyine 25 sanal GNSS-LoRa birimi dağıtılmıştır. İlk aşamada tek bir gateway-in fərqli noktalara yerleştirilmesi hâlinde bu birimlerin ne kadarının kapsanacağı hesaplanmıştır.

En yüksək potansiyelli noktalar merkezî dağ silsiləsi üzerinde yoğunlaşmıştır. Tek gateway için hesaplanan əhatə oranları, simülasyonun alt sınırı olan %50 ile en fazla %72 arasında değişmiştir. Hiçbir tek konum iki meranın tamamını yeterli biçimde əhatəmıştır.

Yüksek əhatə potansiyeline sahip doğudaki noktalardan biri yaya olarak erişilemediği için elenmiştir. Diğer aday noktalar ulaşılabilirlik, ekipman taşıma mesafesi ve gateway-in veriləri sunucuya iletebilmesi için gerekli hücresel internet erişimi bcərəyanından yerinde incelenmiştir.

Sonraki iterasyonlarda iki gateway-in birleşik əhatəsı hesaplanmıştır. En uygun çözüm, iki istasyonun da merkezî sırt üzerinde bulunması; birinin kuzey, diğerinin güney yamacını öncelikle əhatəsı olmuştur.

Neden üçüncü gateway kurulmamıştır?

İki gateway’li simülasyonda yetersiz əhatə alanları önemli ölçüde küçülmüştür. Kalan en belirgin boşluk kuzey merasının kuzeydoğu bölümündedir. Tədqiqatçılar bu bölgenin hayvanlar tarafından seyrek kullanıldığını ve sınırlı alanı əhatək için üçüncü istasyon kurmanın ek taşıma, donanım ve bcərəyan yükünü haklı çıkarmadığını değerlendirmiştir.

Bu karar ağın teknik olarak bütün yüzeyi eksiksiz kapsadığı anlamına gelmez. Ağ tasarımı, biyolojik kullanım yoğunluğu ve lojistik maliyetler arasında uygulamaya özgü bir denge kurmuştur.

Saha kurulumunun en zor bölümü ne olmuştur?

Her baza stansiyası təxminən 75 kilogram ağırlığındadır. Araç erişimi sınırlı olduğu için kuzey ve güney istasyonlarının ekipmanları sırasıyla təxminən 350 metre ve 1.150 metre boyunca insan gücüyle taşınmıştır.

Kurulumdan sonra güneş enerjisi sistemi, internet geri daşıma bağlantısı ve gateway-in LoRa mesajlarını alıp kaydetmesi sınanmıştır. Tədqiqat, dağlık IoT projelerinde yalnız radyo əhatəsının değil, istasyon ağırlığı ve erişim mesafesinin de temel tasarım ölçütü olduğunu göstərir.

Saha əhatəsı nasıl ölçülmüştür?

Tədqiqatçılar kuzey ve güney meraları için iki nümunələmə toru yaratmışdır. Komşu ölçmə noktaları arasında 400 metre mesafe bırakılmıştır. Bu aralık, daha ayrıntılı ölçmə isteği ile zor arazide yürümek için gereken insan emeği arasında bir uzlaşma olarak seçilmiştir.

İki tədqiqatçı erişebildikleri ızgara noktalarına yürümüş ve GNSS-LoRa takip cihazından konum bilgisi içeren uplink mesajları göndermiştir. Gateway tarafında aşağıdaki bilgiler kaydedilmiştir:

• GNSS koordinatı,
• gönderim zamanı,
• cihaz kimliği,
• mesajı alan gateway kimliği,
• alınan siqnal gücü göstergesi olan RSSI.

Aynı mesaj iki gateway tarafından alındığında her gateway için ayrı bir RSSI kaydı oluşturulmuştur. Tədqiqatçılar ayrıca akıllı telefon uygulamasıyla gerçek yürüyüş konumlarını kaydederek hangi ızgara noktalarına ulaştıklarını müəyyən etmişdir.

Bir ölçməün belirli bir ızgara köşesiyle eşleştirilmesi için gönderim konumunun o noktaya en fazla 150 metre uzaklıkta olması gerekmiştir.

Kaç ölçmə nöqtəsi ziyaret edilebilmiştir?

İki ızgarada toplam 57 hedef nokta bulunmaktadır. Bunların 44’ü başarıyla ziyaret edilmiş, 13’üne ulaşılamamıştır. Ulaşılamayan noktalar dik, kaygan veya kararsız arazi koşullarında bulunduğu için doğrudan əhatə ölçməü yapılamamıştır.

Bu durum önemlidir: tədqiqatnın “5,77 km² əhatə” ifadesi bütün yüzeyde kesintisiz olarak doğrulanmış bağlantı anlamına gelmemektedir. Alanın büyük bölümünde ölçmə yapılmış, lakin erişilemeyen ve sınırlı əhatəlı kesimler kalmıştır.

Kuzey gateway-in saha performansı nasıldır?

Kuzey gateway kuzey otlatma sahəsinın büyük bölümünde güclü RSSI değerleri təmin etmişdir. Güney merasında ise simülasyon, çoğu konumda çok sınırlı veya hiç əhatə beklememiştir.

Buna rağmen saha kampanyasında güney merasında ziyarət edilən 18 noktanın 11’inden kuzey gateway’e mesaj ulaşmıştır. Bu kayıtların 10’unda medyan RSSI −115 dBm’den daha aşağı olduğu için beklenmeyen bağlantıların büyük kısmı zəif siqnal koşullarında oluşmuştur.

Kuzey gateway için toplam 206 RSSI örneği kaydedilmiş, 35 nokta kapsanmış, 24 tahmin doğru çıkmış, bir yanlış müsbət ve 10 yanlış mənfi bulunmuştur.

Güney gateway-in saha performansı nasıldır?

Güney gateway güney merasının büyük bölümünü kapsarken kuzey merasının bazı kesimlerine de ulaşmıştır. Kuzeydeki sinyal seviyesi çoğunlukla kuzey gateway-inkinden aşağı olsa da bu ek əhatə, iki istasyonlu ağın yedekliliğini artırmıştır.

Güney gateway için 286 RSSI örneği kaydedilmiş, 43 nokta kapsanmış ve 40 tahmin doğru çıkmıştır. Yanlış pozitif görülmezken üç yanlış mənfi tahmin oluşmuştur. Bu noktaların ikisinde medyan RSSI −120 dBm’nin altında, diğerinde −119 dBm olarak ölçülmüştür.

İki gateway birlikte kullanıldığında ne değişmiştir?

Birleşik yapılandırmada bir mesajın iki gateway’den en az biri tarafından alınması yeterli kabul edilmiştir. Toplam 492 gateway-mesaj RSSI kaydı değerlendirilmiştir.

Birleşik ağda 43 ziyaret noktasından sinyal alınmıştır. Tahminlerin 41’i doğru çıkmış, yanlış müsbət görülmemiş ve iki yanlış mənfi kaydedilmiştir. Böylece tek gateway’lerdeki arazi gölgelemesinin önemli bir bölümü diğer istasyonun tamamlayıcı əhatəsıyla giderilmiştir.

İki gateway-in katkısı yalnız əhatə alanını büyütmek değildir. Aynı mesajın iki ayrı istasyona ulaşabilmesi, bir bağlantının geçici olarak zayıflaması veya tek istasyonun görüş hattının engellenmesi durumunda yedek bir alım yolu yaradır.

Simülasyonlar gerçek əhatəyla ne kadar uyuşmuştur?

Genel olarak saha sonuçları simülasyonların öngördüğü coğrafi dağılımla uyumludur. Kuzey gateway kuzey merasında, güney gateway ise güney merasında daha güclü performans göstermiş; merkezî sırtın ve karşı yamaçların sinyali engelleme etkisi hem simülasyonlarda hem ölçməlerde görülmüşdür.

Model gerçek əhatə alanını çoğunlukla bir miktar aşağı tahmin etmiştir. Tədqiqatçılar bu korumacı eğilimi, ağ planlamasında aşırı iyimser tahminden daha güvenli kabul etmektedir. Beklenenden iyi çıkan bağlantıların çoğu aşağı RSSI değerlerinde ve alıcı sınırına yakın koşullarda kaydedilmiştir.

Tek belirgin yanlış müsbət kuzey gateway haritasında, simülasyonun yüksək fade margin beklediği lakin saha mesajının alınmadığı bir noktada oluşmuştur. Tədqiqat bu tek hatanın kesin nedenini belirlememiştir.

RSSI neyi göstərir?

RSSI, gateway’e ulaşan radyo sinyalinin gücünü dBm cinsinden gösterir. Değer sıfıra yaklaştıkça sinyal daha güclüdür. Örneğin −100 dBm, −120 dBm’den daha güclü bir sinyali ifade eder.

Saha haritalarında ölçməler aşağıdaki sınıflara ayrılmıştır:

• −100 dBm’den güclü,
• −105 ile −100 dBm,
• −110 ile −105 dBm,
• −115 ile −110 dBm,
• −120 ile −115 dBm,
• −120 dBm’den zayıf.

Düşük RSSI değerinde bir mesajın bir kez alınabilmesi, o noktada sürekli ve güvenilir bağlantı bulunduğunu tek başına göstermez. Uzun dönem paket çatdırılma nisbəti, hava koşulları ve hayvanın vücut yönelimi gibi değişkenler ayrıca qiymətləndirilməlidir.

Hayvan hareketi əhatə boşluklarını nasıl etkileyebilir?

Hayvan takip uygulamalarında her mesajın anında alınması her zaman zorunlu değildir. Bir qoyun geçici bir kör noktaya girdiğinde birkaç mesaj kaybolabilir; hayvan hareket ederek yeniden kapsanan bölgeye çıktığında sonraki konumlar alınabilir.

Tədqiqatçılar bu nedenle sınırlı paket kaybını heyvan izləmə açısından kabul edilebilir görmüştür. Ancak tədqiqat gerçek qoyun hareketlerinden elde edilmiş uzun dönem paket kaybı verisi təqdim etmir. Bu değerlendirme uygulamanın beklenen tədqiqat biçimine dayanmaktadır.

Tədqiqat çobanların haberleşmesini doğrudan göstermiş midir?

Hayır. Başlıkta hayvanlar ve çobanların bağlanmasından söz edilmekle birlikte sahə doğrulamasının temel çıktısı LoRa kullanan mobil sensörlerin gateway’lere erişimidir. Çobanların sesli iletişimi, mesajlaşması, internet kullanımı veya acil durum haberleşmesi ayrı bir kullanıcı deneyiyle ölçülmemiştir.

Gateway’lerde Wi-Fi ve LTE/4G bileşenlerinin bulunması gelecekte yerel kullanıcı hizmetleri oluşturulmasına olanak verebilir. Ancak mevcut sonuçlar bu hizmetlerin əhatəsını, kapasitesini veya güvenilirliğini doğrulamamaktadır.

Tədqiqatnın Türkiyə baxımından anlamı nedir?

Türkiyədə Toroslar, Doğu Anadolu, Karadeniz yaylaları ve yüksək rcərəyanlı mera sistemleri benzer biçimde engebeli topoğrafya, seyrek altyapı ve kesintili mobil şəbəkə əhatəsi sorunları taşıyabilir. Tədqiqatda sunulan temel metod, Türkiyədə kurulacak bir ağ için doğrudan hazır əhatə haritası sağlamaz; fakat kurulum planının hangi adımlarla oluşturulabileceğine ilişkin uygulanabilir bir çerçeve sunar.

Türkiyədə yapılacak bir uygulamada yerel sayısal yüksəklik modeli, bitki örtüsü, tezlik düzenlemeleri, gateway anten özellikleri, sürülerin gerçek hareket rotaları, yayla yolları, enerji üretimi ve mobil geri taşıma erişimi yeniden modellenmelidir. Fransa Alpləri’nde belirlenen iki gateway konumu veya elde edilen RSSI değerleri Türkiyədəki bir araziye doğrudan aktarılamaz.

Metodin en önemli aktarılabilir yönü, ağır ekipmanı araziye taşımadan önce olası noktaların bilgisayar ortamında elenebilmesidir. Bu yaklaşım, özellikle gateway-in araç yolundan uzakta kurulması gereken yaylalarda kurulum maliyetini ve başarısız konum seçme riskini azaltabilir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• Tek gateway, incelenen iki karşıt yamaçtaki bütün otlaq sahəsinı yeterli biçimde əhatəmıştır.
• ITM tabanlı simülasyonlar yüksək əhatə potansiyeli taşıyan merkezî sırt noktalarını belirleyebilmiştir.
• İki gateway’li düzen, kuzey ve güney meralarının əhatəsını birbirini tamamlayacak biçimde genişletmiştir.
• Birleşik yapılandırma 43 ölçmə nöqtəsindan mesaj almış ve saha sonuçlarında yalnız iki yanlış mənfi üretmiştir.
• Simülasyonların coğrafi əhatə örüntüsü saha ölçmələriyle genel olarak uyumlu bulunmuştur.
• Model çoğunlukla gerçek əhatə alanını aşağı tahmin ederek korumacı davranmıştır.
• Güneş enerjili bağımsız gateway’ler şebeke elektriği bulunmayan dağlık noktalarda çalıştırılabilmiştir.
• İkinci gateway hem əhatə genişlemesi hem de bağlantı yedekliliği təmin etmişdir.

Tədqiqatnın kanıtlamadığı sonuçlar

• Bütün 5,77 km² alanın her noktasında kesintisiz əhatə bulunduğu gösterilmemiştir.
• Ulaşılamayan 13 örnekleme noktasının əhatəsı doğrudan ölçülmemiştir.
• Saha doğrulaması gerçek qoyunların uzun dönem hareketleriyle gerçekleştirilmemiştir.
• Günlük veya mövsümi paket çatdırılma nisbəti, ağ kapasitesi ve paket çakışması incelenmemiştir.
• Gerçek batareya ömrü ve hayvana takılan antenin vücut tarafından gölgelenmesi ölçülmemiştir.
• Yağmur, kar, sis, yoğun bitki örtüsü ve kış koşullarının etkisi değerlendirilmemiştir.
• Gateway’in uzun dönem güneş enerjisi özerkliği sayısal olarak raporlanmamıştır.
• Çobanların doğrudan internet veya haberleşme performansı sınanmamıştır.
• Sistemin toplam kurulum, işletme ve bcərəyan maliyeti hesaplanmamıştır.
• SF12 dışındaki LoRa ayarlarının əhatə ve enerji tüketimi karşılaştırılmamıştır.
• Sonuçların başka dağlık alanlarda eyni gateway sayısı ve konumuyla tekrarlanacağı gösterilmemiştir.

Gelecekte hangi tədqiqatlar yapılmalıdır?

Bir sonraki aşamada takip cihazlarının gerçek heyvanlara takılarak haftalar veya aylar boyunca çalıştırılması lazımdır. Böyle bir deney paket çatdırılma nisbətinı, hareketli anten yönelimini, hayvan vücudunun radyo sinyaline etkisini, batarya ömrünü ve bağlantının gün içindeki değişimini gösterebilir.

Erişilemeyen alanların insansız hava araçlarıyla ölçülmesi, sahə doğrulamasının mekânsal çözünürlüğünü artırabilir. Daha yüksək çözünürlüklü LiDAR yüksəklik ve bitki örtüsü verilərinin kullanılması da küçük sırtların, çukurların ve yerel engellerin modele daha doğru aktarılmasını təmin edə bilər.

Farklı yayılma faktörleri, adaptif veri hızı, fərqli anten yüksəklikleri ve daha hafif gateway tasarımları birlikte incelenmelidir. Özellikle 75 kilogramlık istasyonların kilometreyi aşan mesafelere taşınması, sistemin yaygınlaştırılması önündeki önemli pratik kısıtlardan biridir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Araştırma tasarımının özeti

Gateway donanımı

GNSS-LoRa takip cihazı

Simülasyon parametreleri

Saha doğrulama parametreleri

Ana əhatə sonuçları

Nəticələrın kanıt düzeyi

Metodsel məhdudiyyətlər

• Yalnızca SF12, 125 kHz ve 4/5 kodlaşdırma nisbəti kullanılmıştır.
• SF12 yüksək duyarlılık sağlarken enerji tüketimi ve kanal kullanım süresini artırmaktadır.
• Örnekleme ızgarasının 400 metrelik aralığı küçük əhatə boşluklarını göstermeyebilir.
• On üç nokta arazi güvenliği nedeniyle ziyaret edilememiştir.
• Arazi yüksəkliği təxminən 30 metre, torpaq örtüyü ise təxminən 100 metre çözünürlüklüdür.
• Bitki örtüsü ve küçük topoğrafik yapıların etkisi modelde tam temsil edilmeyebilir.
• Saha ölçmələri yaz dönemine aittir.
• Ölçümler gerçek sürü hareketleri yerine yaya tədqiqatçılarla yapılmıştır.
• Paket teslim oranı, gecikme, ağ kapasitesi ve eş zamanlı cihaz sayısı değerlendirilmemiştir.
• Gateway’lerin uzun dönem bcərəyan ve enerji özerkliği sınanmamıştır.
• Ekonomik maliyet veya alternatif haberleşme teknolojileriyle maliyet karşılaştırması yapılmamıştır.
• Sonuçlar yalnız bir dağlık saha ve iki gateway kurulumu üzerinden elde edilmiştir.

Mənbə və Metod Qeydi

Tədqiqatnın tam özgün adı:Simulation-guided LoRaWAN deployment to connect livestock and shepherds in mountainous areas

Yazarlar ve sıralamaları: Théo Kriszt, Gaëlle Besche, Eliel González-García ve Jean-Baptiste Menassol.

Eş katkı bilgisi: Tədqiqatda eş birinci yazarlık veya eş katkı beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Jean-Baptiste Menassol; jean-baptiste.menassol@supagro.fr.

Kurum: INRAE, CIRAD, L’Institut Agro Montpellier University, UMR SELMET, F-34000 Montpellier, Fransa.

DOI: 10.2139/ssrn.6837409.

Dergi: Tədqiqatnın hakemli bir dergide yayımlandığı veya kabul edildiği doğrulanmamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

Özgün yayınevi: İncelenen sürüm için hakemli bir dergi yayınevi bulunmamaktadır; tədqiqat SSRN üzerinde preprint olarak sunulmuştur.

Yayın tarihi: 27 Mayıs 2026.

Kaynak türü: ITM tabanlı radyo yayılım simülasyonu, fiziksel LoRaWAN gateway kurulumu ve yaya saha ölçmələrini birleştiren uygulamalı mühendislik preprinti.

Hakemlik durumu: Bu tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiştir. Sonuçları bağımsız hakem incelemesi ve fərqli sahalarda tekrarlama yapılmadan genel bir kurulum standardı olarak değerlendirilmemelidir.

Resmî bağlantı:SSRN resmî tədqiqat kaydı

Veri erişimi: Yazarlar analiz betiklerinin, xam verilərin ve üretilen şekillerin açık GitHub deposunda bulunduğunu bildirmiştir.

Finansman: Araştırma, Avropa Birliği Horizon 2020 araştırma ve yenilik programındaki TechCare Projesi tarafından 862050 numaralı hibe kapsamında desteklenmiştir. Théo Kriszt’in doktora bursu L’Institut Agro Montpellier tarafından sağlanmış; Région Occitanie ve CPER programı tarafından ortak finanse edilmiştir.

Yazar katkıları: Théo Kriszt kavramsallaştırma, veri düzenleme, biçimsel analiz, araştırma, metod, kaynaklar, yazılım, denetim, doğrulama, görselleştirme ve yazım görevlerini; Gaëlle Besche araştırma ve kaynak görevlerini; Eliel González-García finansman ve proje yönetimini; Jean-Baptiste Menassol kavramsallaştırma, finansman, araştırma, metod, proje yönetimi, kaynaklar, denetim, doğrulama ve yazım görevlerini üstlenmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar tədqiqatyı etkileyebilecek bilinen bir mali çıkar veya kişisel ilişki bildirmemiştir.

Bu Türkçe makale; tədqiqatnın metni, donanım tabloları, peyk və topoqrafiya haritaları, gateway ve GNSS takip cihazı çizimleri, simülasyon əhatə haritaları, saha fotoğrafları, RSSI dağılımları ve tahmin doğruluğu tablosu incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel içerik yüklenen tədqiqatyla sınırlandırılmış; kaynak kimliğinin doğrulanması dışında dışarıdan yeni bilimsel bulgu eklenmemiştir.

Tədqiqatnın en önemli kapsam sınırlaması, başlıktaki hayvan ve çoban bağlantısı hedefinin bütün yönleriyle sınanmamış olmasıdır. Gerçek sürüler üzerinde uzun dönem takip, çobanlara yönelik doğrudan haberleşme hizmeti, mövsümi ağ kararlılığı, gerçek batareya ömrü ve ekonomik uygulanabilirlik değerlendirilmemiştir. Araştırma esas olarak gateway yer seçimi ile simülasyon–saha əhatə uyumunu göstərir.