Бул изилдөө кайра конфигурациялануучу акылдуу бет (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) колдогон гибрид радио жыштык/эркин мейкиндик оптикасы (RF/FSO) байланыш системаларын айылдык тармактарды орнотууда колдонуу үчүн иштелип чыккан MATLAB негизиндеги RIS Deployment Planning Tool yazılımını tanımlamaktadır. Araç; kullanıcının Zimbabve үчүн tanımlanan beş жер sınıfından birini, üç мезгилдик atmosferik rejimden birini жана 1–100 арасында RIS элемент sayısını seçmesine izin verir. Ardından RF-only, RIS bulunmayan гибриддик RF/FSO жана RIS колдогон гибриддик RF/FSO sistemleri үчүн outage probability, ergodik kapasite жана орточо bit hata oranını (BER) hesaplar; belirlenen outage жана BER hedeflerine ulaşmak үчүн gereken minimum SNR'yi, RIS'in sağladığı SNR kazancını, бул kazançla azaltılabilecek iletim gücünü жана күн enerjisi bütçesinde oluşabilecek fazlalığı raporlar.

Highveld жер классы үчүн берилген мисалда BER = 10⁻³ hedefinin N=50 RIS elemanıyla болжолдуу 11 dB'de karşılandığı, RIS bulunmayan karşılaştırma sistemlerinin болсо болжолдуу 18 dB gerektirdiği bildirilmiştir. Бул болжолдуу 7 dB SNR farkı kaynakta iletim gücünün болжолдуу beşte birine düşürülmesiyle ilişkilendirilmektedir. Buna karşılık Eastern Highlands үчүн m=0,5, kuru sezon жана N=20 koşulunda BER hedefi үчүн gereken değer 35,0 dB катары raporlanmış жана булак bunu учурдагы saha кубат bütçesi açısından uygulanamaz senaryo катары değerlendirmiştir. Bulgular gerçek бир Zimbabve saha орнотуу deneyinden эмес, analitik kanal modellerinden жана bunların eşlik eden çalışmada gerçekleştirilen Monte Carlo doğrulamasından türetilmektedir; мындан тышкары жер жана атмосфера parametreleri henüz ülke çapında түздөн-түз ölçüm kampanyasıyla kalibre edilmiş эмес.

Изилдөөнүн негизги маселеси эмнеде?

RIS колдогон гибриддик RF/FSO sistemlerin teorik performansı kapalı-form denklemler жана sayısal integraller üzerinden hesaplanabilse de, бир айылдык ağ planlayıcısının gerçek ihtiyacı çoğu zaman көбүрөөк somuttur: belirli бир arazide kaç RIS elemanı kullanılmalı, hedef BER же outage үчүн эмне kadar SNR зарыл, учурдагы enerji bütçesi yeterli mi жана RIS kurulumu менен эмне kadar iletim gücü azaltılabilir?

Kaynak изилдөө бул teorik-pratik boşluğu hedeflemektedir. Yazarlar көбүрөөк мурун geliştirdikleri source–RIS–relay–destination yapısına ait analitik modeli, kullanıcıdan kanal teorisi же өзгөчө функция hesabı beklemeyen grafik arayüzlü MATLAB aracına dönüştürmektedir.

RIS колдогон RF/FSO архитектурасы эмнени билдирет?

Modelde байланыш zinciri булак, RIS, decode-and-forward röle жана hedef арасында kurulmaktadır. Yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey, elektromanyetik dalganın faz жана yayılım özelliklerini kontrollü yansıtıcı elemanlarla değiştiren pasif же düşük güçlü бир yüzey катары ele alınmaktadır.

İkinci байланыш bölümünde RF жана FSO bağlantılarının birlikte kullanıldığı гибриддик yapı бар. Kaynak, hedef tarafta seçim birleştirmesi (selection combining) kullanan бул mimariyi RF-only жана RIS bulunmayan гибриддик sistemlerle karşılaştırmaktadır.

Yazılımın amacı RIS'in her koşulda üstün olduğunu varsaymak эмес. Tam tersine, жер kaynaklı RF fading же атмосфера kaynaklı FSO turbulence yeterince ağır olduğunda kullanıcının seçtiği hedeflerin fiziksel жана enerji bütçesi açısından uygulanamaz hâle gelebileceğini göstermeyi amaçlamaktadır.

MATLAB куралынын өзгөчө жагы эмнеде?

RIS Deployment Planning Tool tek бир RIS_Planning_Tool.m dosyası катары geliştirilmiştir. Arayüz kod tarafından programatik biçimde oluşturulduğu үчүн uygulamanın çalışması MATLAB App Designer же ek toolbox gerektirmemektedir.

Kaynağa боюнча minimum gereksinim base MATLAB R2018b же көбүрөөк yeni sürümdür. Windows, macOS жана Linux desteklenmektedir.

MATLAB komut satırında:

RIS_Planning_Tool

komutu çalıştırıldığında GUI açılır жана boş ekran göstermek yerine varsayılan Highveld / moderate-turbulence koşuluyla ilk hesaplamayı otomatik gerçekleştirir.

Эсептөөлөр кайсы MATLAB функциялары менен жүргүзүлөт?

Çalışmanın önemli yazılım tercihlerinden biri Communications Toolbox сыяктуу ek paketlere bağımlılığı ortadan kaldırmaktır. Analitik motor base MATLAB fonksiyonları üzerine kurulmuştur.

Бул yapı yazılımı ek MATLAB toolbox lisanslarından bağımsız hâle getirirken, kullanılan fiziksel жана olasılıksal model varsayımlarını ortadan kaldırmaz. Hesaplama kodunun kolay çalışması, kanal modelinin gerçek sahayı otomatik катары doğru temsil ettiği anlamına gelmez.

GUI кайсы бөлүктөрдөн турат?

Kaynağın Şekil 1'inde жана PDF'nin 3. sayfasındaki gerçek MATLAB GUI ekranında uygulama beş ana görsel alana ayrılmıştır. Sol panel бардык girişleri içerir. Orta üst alanda outage probability, ergodic capacity жана BER үчүн üç sekmeli grafik бар. Her grafikte RF-only, hybrid-without-RIS жана RIS-assisted sistemler бирдей eksen үстүндө салыштырылат.

Orta alt panel kullanıcıya matematiksel ara натыйжалар yerine sadeleştirilmiş бир link-budget özeti verir. Sağ üstte altı натыйжа kutusu, sağ altta болсо Zimbabwe terrain/season reference guide бар. Böylece kullanıcının seçtiği Nakagami-m же Gamma–Gamma parametresinin кайсы saha/мезгил sınıfını temsil ettiği arayüzden ayrılmadan görülebilir.

Зимбабвенин жер класстары RF каналын кантип өзгөртөт?

Arazi seçimi RF bağlantıları үчүн Nakagami-m fading parametresini otomatik belirlemektedir. Kaynakta beş hazır sınıf vardır.

Бул sınıflar арасында Eastern Highlands үчүн kullanılan m=0,5 değeri en ağır fading örneğini temsil ederken line-of-sight sınıfındaki m=3,0 көбүрөөк elverişli RF yayılımını temsil etmektedir.

Ancak изилдөө бул değerlerin Zimbabve'nin her noktasında түздөн-түз gerçekleştirilen yeni saha ölçümlerinden çıkarıldığını söylememektedir. Yazarlar жер/мезгил eşlemelerinin benzer çevrelerde yayımlanmış çalışmalardan kalibre edildiğini жана ülke içi ölçüm kampanyasının gelecekte yapılması gerektiğini açıkça belirtmektedir.

Мезгилдер FSO каналына кантип өткөрүлөт?

FSO bağlantısındaki atmosferik türbülans Gamma–Gamma dağılımının α жана β parametreleriyle temsil жасалат.

Бул eşleme sayesinde kullanıcı α жана β parametrelerini түздөн-түз girmek zorunda kalmadan fiziksel катары көбүрөөк anlaşılır мезгил seçenekleri üzerinden analiz gerçekleştirebilir.

Демейки киргизүүлөр кайсылар?

Программа колдонуучуга кандай натыйжаларды берет?

Highveld мисалынын негизги натыйжасы кандай?

Highveld, m=1,5 жана moderate-atmosphere koşulunda, BER hedefi 10⁻³ катары tutulduğunda N=50 RIS колдогон sistem болжолдуу 11 dB орточо SNR'de hedefe ulaşmaktadır. Kaynaktaki non-RIS karşılaştırmaları болжолдуу 18 dB gerektirmektedir.

Aradaki fark болжолдуу 7 dB'dir. Kaynak bunu болжолдуу beş kat көбүрөөк düşük iletim gücü, başka бир ifadeyle başlangıç gücünün болжолдуу beşte biriyle ilişkilendirmektedir.

Daha dikkat çekici натыйжа, элемент sayısının sürekli artırılmasının бирдей oranda утуш sağlamamasıdır. Makaleye боюнча N=20 жана N=50 eğrileri birbirine çok yaklaşırken N=5 гана birkaç dB kaybetmektedir. Yazarlar bunun ikinci hop'un darboğaz hâline gelmesinden kaynaklandığını жана Highveld үчүн болжолдуу N=10–20 aralığının ekonomik açıdan көбүрөөк anlamlı hâle geldiğini belirtmektedir.

Bununla birlikte булак бирдей zamanda RIS kanalı үчүн kullanılan CLT yaklaşımının валидация kriterini N≥20 катары vermektedir. Dolayısıyla өзгөчө N=5 сыяктуу küçük dizilerin sayısal натыйжаларды N≥20 менен бирдей валидация sınırı ичинде değerlendirilmemelidir.

Eastern Highlands мисалы эмне үчүн маанилүү?

Бул örnek yazılımın гана “RIS эмне kadar kazandırıyor?” sorusuna эмес, “бул орнотуу колдонууга мүмкүн mi?” sorusuna da cevap vermeyi hedeflediğini göstermektedir.

Kaynağın Şekil 1'inde kullanılan konfigürasyon:

Yazarlar 35,0 dB BER gereksinimini 20 dBm saha кубат bütçesinin сыртында катары yorumlamakta жана yazılımın tasarımı uygulanamaz катары işaretlediğini belirtmektedir.

Burada birimsel yorum açısından dikkatli olmak gerekir: SNR dB менен verilirken saha verici gücü dBm cinsindendir. Yazılımın link-budget motoru bunları sistem varsayımları içerisinde ilişkilendirse de бул kısa yazılım makalesi SNR'den mutlak transmit-power değerine geçişin бардык ara link-budget terimlerini ayrıntılı denklem катары sunmamaktadır. Бул nedenle 35 dB менен 20 dBm değerleri bağımsız fiziksel büyüklüklermiş сыяктуу түздөн-түз çıkarılmamalıdır; булак bunları yazılımın орнотуу uygunluğu mantığı bağlamında ilişkilendirmektedir.

Solar surplus эмнени билдирет?

RIS бирдей BER hedefini көбүрөөк düşük iletim gücüyle karşılayabiliyorsa, күн enerjisiyle çalışan uzak бир telekom sahasında кубат bütçesinin бир bölümü байланыш vericisinden başka yüklere ayrılabilir. Yazılım бул potansiyel farkı solar surplus катары raporlamaktadır.

Kaynak бул fazla gücün topluluk ölçeğinde aydınlatma же su pompalama сыяктуу amaçlara yönlendirilebileceğini örneklemektedir. Бул, gerçek бир saha enerji deneyinde ölçülen tasarruf эмес; analitik link-budget sonuçlarından türetilen пландаштыруу göstergesidir.

Муну Түркиянын көз карашынан кантип түшүнүү керек?

Yazılım mimarisi гана Zimbabve'ye özgü эмес; бирок hazır жер жана мезгил parametreleri Zimbabve үчүн tanımlanmıştır. Kaynak başka бир Sahra-altı ülkeye uyarlamanın iki параметр eşleme tablosunun yerel değerlere боюнча değiştirilmesiyle mümkün olabileceğini belirtmektedir.

Türkiye үчүн de бирдей mantık geçerlidir fakat учурдагы Highveld, Lowveld же Eastern Highlands sınıfları түздөн-түз kullanılmamalıdır. RF tarafında Türkiye'deki hedef айылдык bölgenin gerçek Nakagami-m же eşdeğer fading karakteristiklerinin, FSO tarafında болсо yerel sis, aerosol, nem жана türbülans koşullarını temsil eden Gamma–Gamma parametrelerinin мындан тышкары belirlenmesi gerekir. Бул изилдөө Türkiye үчүн ölçülmüş kanal parametreleri sağlamamaktadır.

Изилдөө эмнени айтат жана эмнени айтпайт

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Талданган үч байланыш конфигурациясы

Негизги натыйжалуулук көрсөткүчтөрү

Monte Carlo валидациясы кайсы чекте жүргүзүлгөн?

Kaynak, yazılımın hesapladığı ifadelerin eşlik eden analitik çalışmada Monte Carlo simülasyonuyla doğrulandığını bildirmektedir.

Buradaki en kritik bilimsel sınır, %4 değerinin гана kaynakta belirtilen валидация alanı үчүн geçerli olmasıdır. Kullanıcı arayüzünün −10 менен +30 dB арасында grafik çizmesi, бардык бул aralığın бирдей Monte Carlo hata sınırıyla doğrulandığı anlamına gelmez.

RIS элементтеринин санында эмне үчүн каныгуу пайда болот?

Kaynağa боюнча RIS элемент саны büyüdükçe ilk hop güçlenmektedir; бирок belirli бир noktadan кийин sonraki bağlantı bölümü sistemin temel darboğazı hâline gelir. Бул nedenle RIS элемент sayısındaki artışın marjinal faydası düşmektedir.

Highveld örneğinde N=20 жана N=50 sonuçlarının birbirine yaklaşması бул mekanizmanın yazılım arayüzünde görünür örneğidir. Kaynağın genel anlatımında performans doygunluğunun болжолдуу 10–20 RIS elemanından кийин ortaya çıkabildiği белгиленет.

Eastern Highlands эмне үчүн кыйла татаал?

Eastern Highlands үчүн kullanılan m=0,5 Nakagami parametresi ağır fading durumunu temsil etmektedir. Kuru sezon FSO tarafında zayıf türbülansla en elverişli атмосфера rejimini sunsa bile RF kanalındaki ciddi fading cezası BER hedefine gereken SNR'yi çok yükseltebilmektedir.

Kaynak бул örneği, sadece hava koşulunun iyi olmasının toplam гибриддик linki kurtarmaya yetmediğini göstermek үчүн kullanmaktadır. Önerilen çözüm seçenekleri арасында көбүрөөк büyük RIS dizisine geçmek, көбүрөөк elverişli yayılım sağlayan yükseltilmiş konum aramak же servis performans hedefini değiştirmek бар.

Программанын отчет берүү системасы

EXPORT REPORT düğmesi şu biçimde zaman damgalı dosya oluşturur:

RIS_Planning_Report_YYYYMMDD_HHMMSS.txt

Raporda мурун ekran üzerindeki link-budget özeti, ardından seçilen SNR aralığındaki her SNR noktası үчүн outage probability, ergodic capacity жана BER sayısal tablosu бар.

Kaynak бул çıktı biçimini satın alma dosyaları жана tasarım incelemeleri сыяктуу pratik mühendislik süreçlerine uygun бир belge катары tanımlamaktadır.

Негизги модель божомолдору жана чектөөлөрү

Бул varsayımlar nedeniyle булак yazılım sonuçlarını best-case link budgets катары tanımlamaktadır. Özellikle kusurlu kanal kestiriminin teorik 7–8 dB kazancın önemli бир bölümünü geri alabileceği belirtilmiştir.

Келечектеги өнүктүрүүлөр

Kaynakta gelecekte imperfect-CSI үчүн бир güvenlik marjı, yüksek bölgelerde çoklu-RIS modu, gerçek ölçülmüş kanal parametrelerini içe aktarma, MATLAB App paketleme жана MATLAB lisansı gerektirmeden çalışabilecek derlenmiş standalone uygulama planları белгиленет.

Bunlar учурдагы v1.0.0 sürümünün doğrulanmış özellikleri эмес; yazarların gelecek geliştirme hedefleridir.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Tam özgün изилдөө adı: A MATLAB-Based Deployment Planning Tool for RIS-Assisted Hybrid RF/FSO Communication Systems in Rural Zimbabwe

Yazarlar жана özgün sıralama: Tinotenda Mzembi; Munyaradzi Charles Rushambwa.

Sorumlu yazar: Tinotenda Mzembi.

Eş birinci/eş katkı: Yüklenen çalışmada eş birinci же eş katkı beyanı bulunmamaktadır.

Kurum: Department of Electronic Engineering, School of Engineering and Technology, Harare Institute of Technology, Harare, Zimbabwe.

Kaynak türü: MATLAB tabanlı bilimsel yazılım, байланыш sistemi modelleme жана орнотуу пландаштыруу çalışması.

Yayın durumu: Бул изилдөө hakem değerlendirmesinden geçmemiş бир preprinttir; натыйжаларды бул чектөө dikkate alınarak okunmalıdır.

Platform: SSRN.

Yıl: 2026.

SSRN abstract numarası: 7166813.

DOI: 10.2139/ssrn.7166813.

Dergi: Yüklenen sürüm үчүн doğrulanmış hakemli dergi yayını bulunmamaktadır.

Resmî preprint bağlantısı: https://ssrn.com/abstract=7166813

Yazılım adı: RIS Deployment Planning Tool.

Yazılım sürümü: v1.0.0.

Ana dosya: RIS_Planning_Tool.m.

Programlama dili/ortamı: MATLAB.

Minimum gereksinim: Base MATLAB R2018b же көбүрөөк yeni sürüm.

Ek toolbox: Gerekmemektedir.

İşletim sistemi: Windows, macOS же Linux.

Lisans: MIT License.

Sürüm kontrolü: Git.

Kaynak kod deposu: https://github.com/tmzembi/RIS-Planning-Tool

Temel валидация: Yazılımın kullandığı analitik ifadeler eşlik eden çalışmada SNR noktası başına 10⁵, seçilmiş noktalarda 10⁶ Monte Carlo kanal gerçekleşimi колдонуу менен karşılaştırılmıştır. Composite end-to-end outage ifadesi үчүн kaynakta −10 менен +12 dB арасында %4 ичинде uyum bildirilmektedir.

CLT валидация sınırı: RIS cascaded-channel central-limit-theorem yaklaşımının kaynakta belirtilen skewness kriteri N≥20 үчүн geçerlidir. Kullanıcı arayüzünün N=1–100 арасында değer kabul etmesi, N<20 bölgesinin бирдей валидация statüsünde экендиги anlamına gelmez.

Model varsayımları: Perfect CSI, ideal decode-and-forward relaying, ideal RIS faz davranışı, mutual coupling'in ihmal edilmesi жана FSO pointing error bulunmaması.

Saha doğrulaması: Бул yazılım çalışması yeni Zimbabve saha kanal ölçümleri sunmamaktadır. Arazi жана мезгил eşlemelerinin benzer yayımlanmış çevrelerden kalibre edildiği жана ülke içi ölçüm kampanyasının gelecekte yapılmasının planlandığı белгиленет.

İlişkili булак: Tinotenda Mzembi'nin 2026 tarihli “Design, Modelling, and Performance Optimisation of a RIS-Assisted Hybrid RF/FSO Communication System for Reliable Rural Connectivity in Zimbabwe” başlıklı M.Tech tezi analitik çerçevenin ana kaynaklarından biri катары gösterilmektedir.

Companion manuscript: Kaynak мындан тышкары Tinotenda Mzembi жана Munyaradzi Charles Rushambwa tarafından hazırlanan “Performance analysis of RIS-assisted hybrid RF/FSO communication systems over Nakagami-m and Gamma–Gamma channels with decode-and-forward relaying” başlıklı 2026 companion manuscript'ı referans göstermektedir.

Acknowledgements: Çalışmanın Harare Institute of Technology Telecommunications and Wireless Systems Master of Technology programı kapsamında gerçekleştirildiği belirtilmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çalışmayı etkileyebilecek bilinen finansal çıkar же kişisel ilişki bulunmadığını beyan etmektedir.

Üretken yapay zekâ beyanı: Yazarlar makalenin hazırlanması sırasında taslak жана biçimlendirme desteği үчүн Claude (Anthropic) kullandıklarını, sonrasında metni gözden geçirip düzenlediklerini жана yayımlanan içerikten tamamen sorumlu olduklarını belirtmektedir.

CRediT/yazar katkıları: Yüklenen çalışmada ayrı бир CRediT authorship contribution statement bulunmamaktadır.

Bilimsel yorum sınırı: Yazılım gerçek saha telekom altyapısının uçtan uca doğrulamasını sunmamaktadır. Raporlanan SNR, BER, outage, solar-surplus жана array-size натыйжаларды kullanılan analitik kanal modelleri жана параметр kabulleri астында elde жүргүзүлөт.

Bilimsel içerik sınırı: Бул Verianla makalesindeki ыкма, yazılım mimarisi, kanal parametreleri, örnek senaryolar, валидация sınırları жана sayısal натыйжалар yüklenen çalışmaya dayanmaktadır. Dış валидация гана bibliyografik kimlik, DOI, preprint durumu жана yazılım deposunun erişilebilirliğini kontrol etmek amacıyla kullanılmış; kaynakta bulunmayan yeni performans sonucu eklenmemiştir.