Bu çalışma, engebeli ve hücresel kapsamanın yetersiz olduğu dağlık meralarda hayvan takip cihazlarını kablosuz ağa bağlayacak LoRaWAN gateway’lerinin nerelere kurulması gerektiğini araştırmıştır. Araştırmacılar, Fransız Alpleri’nde bir dağ sırtının karşılıklı yamaçlarında bulunan toplam 5,77 km² büyüklüğündeki iki koyun otlatma alanını incelemiştir. Gateway konumları doğrudan deneme-yanılma yoluyla seçilmek yerine, arazi yüksekliği ve arazi örtüsü verilerini kullanan Irregular Terrain Model radyo yayılım simülasyonlarıyla önceden belirlenmiştir.

Simülasyonlarda tek bir gateway konumunun bütün çalışma alanını kapsayamadığı, en iyi tek istasyon noktalarının bile modellenen mobil birimlerin en fazla %72’sine ulaşabildiği görülmüştür. Bunun üzerine merkezî dağ sırtının kuzey ve güney kesimlerine güneş enerjili iki bağımsız LoRaWAN gateway’i kurulmuştur. Kuzey istasyonu ağırlıklı olarak kuzey merasını, güney istasyonu ise güney merasını kapsarken iki gateway’in birlikte kullanılması arazi engellerinin oluşturduğu zayıf sinyal bölgelerini azaltmış ve ağda yedeklilik sağlamıştır.

Saha doğrulaması için 400 metre aralıklı iki örnekleme ızgarasında toplam 57 nokta belirlenmiştir. 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 pozitif tahmin görülmemiş ve iki yanlış negatif tahmin kaydedilmiştir.

Sonuçlar, simülasyon destekli planlamanın dağlık arazide kurulacak gateway sayısını ve yerini belirlemeye yardımcı olabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte çalışma tam ve kesintisiz bir 5,77 km² kapsama kanıtı sunmamaktadır. Bazı bölgeler erişilemediği için ölçülememiş, bazı kör noktalar devam etmiş ve saha kampanyası gerçek sürülerin uzun dönem hareketleri altında yürütülmemiştir. Çalışmanın bulguları belirli donanım, SF12 LoRa ayarı, yaz mevsimi, arazi verileri ve Fransız Alpleri’ndeki iki mera için geçerlidir.

Araştırmanın temel sorusu nedir?

Araştırmanın temel sorusu, hücresel haberleşmenin kesintili olduğu geniş ve engebeli bir mera alanında, mümkün olan en az sayıda LoRaWAN gateway’i kullanılarak mobil hayvan takip cihazları için yeterli kablosuz kapsamanın nasıl sağlanabileceğidir. Araştırmacılar özellikle pahalı ve yorucu saha denemelerinden önce radyo yayılım simülasyonlarının gateway yerlerini güvenilir biçimde belirleyip belirleyemeyeceğini incelemiştir.

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

LoRa ve LoRaWAN dağlık hayvancılıkta neden kullanılmaktadır?

LoRa, düşük veri hızlarında uzun mesafeli ve düşük 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 ölçümleri gibi sınırlı büyüklükte veri paketleri gönderir. Bu kullanım, yüksek hızlı mobil internetten çok uzun pil ömrü ve geniş alan kapsaması gerektirir. LoRa’nın düşük veri hızı bu nedenle bir eksiklikten ziyade hayvan takibi 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 taşıma bağlantısı üzerinden bulut sunucusuna iletir. Çalışmadaki sistem bu nedenle uç cihazlar bakımından hücresel şebekeden bağımsız olsa da gateway seviyesinde internet bağlantısına ihtiyaç duymuştur.

Çalışma hangi bölgede yürütülmüştür?

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

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

İncelenen meralar, merkezî bir dağ sırtının karşılıklı yamaçlarındadır:

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

Yaz otlatma dönemi haziran ortasından ekim başına kadar sürmekte, araştırma ölçümleri ise temmuz ve ağustos aylarını kapsayan iki otlatma döneminde gerçekleştirilmiştir. Her mera alanında bir çoban kulübesi ve sürünün akşamları toplandığı gece ağılları bulunmaktadır.

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

Neden yalnızca saha ölçümü 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 farklı noktalardan radyo mesajları gönderilerek kapsama ölçülmelidir. Başarısız bir konum seçildiğinde bütün sistemin başka bir yere taşınması gerekir.

Araştırmacılar bu deneme-yanılma yükünü azaltmak için önce bilgisayar ortamında olası gateway konumlarını taramış, ardından yalnızca yüksek kapsama potansiyeline sahip ve erişilebilir noktaları sahada incelemiştir. Simülasyon böylece gerçek ölçümün yerine geçmemiş, saha çalışmasından 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 yüksekliği, radyo frekansı, arazi yükseltisi, mesafe, iklim koşulları ve arazi örtüsü gibi değişkenleri kullanarak düzensiz arazideki sinyal kaybını tahmin eder.

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

Simülasyon 863–870 MHz frekans 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 alıcı duyarlılığının üzerinde kalması gerekir. Bağlantı bütçesi; vericinin çıkış gücü, verici ve alıcı anten kazançları, mesafe, arazi engelleri, bitki örtüsü ve diğer yayılım kayıplarını birlikte değerlendirir.

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

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

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

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

Gateway istasyonları hangi donanımdan oluşmuştur?

Her baz istasyonunda 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 bant genişliği koşullarında gateway alıcı duyarlılığı −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. Çalışmadaki üç boyutlu teknik çizim gateway, teleskopik direk, güneş paneli, şarj regülatörü, akü ve zemin bağlantılarının tek bir bağımsız istasyonda nasıl birleştirildiğini göstermektedir. Gerçek kurulum fotoğraflarında sistemin açık ve rüzgâra maruz bir dağ sırtında çalışacak şekilde kurulduğu görülmektedir.

Hayvan takip cihazı nasıl tasarlanmıştır?

Saha kapsamasını ölçmek için araştırmacıların 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 yaklaşık 60–70 cm yüksekte olacağı kabul edilmiştir; bu değer yaklaşık koyun baş yüksekliğini temsil etmektedir.

LoRa ayarları aşağıdaki gibidir:

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

SF12 yüksek alıcı duyarlılığı ve uzun menzil sağlar. Buna karşılık paketin havada kalma süresini ve enerji tüketimini artırır. Bu nedenle çalışmanın kapsama sonuçları daha düşük yayılma faktörlerine doğrudan aktarılamaz.

Gateway konumları nasıl belirlenmiştir?

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

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

Yüksek kapsama potansiyeline sahip doğudaki noktalardan biri yaya olarak erişilemediği için elenmiştir. Diğer aday noktalar ulaşılabilirlik, ekipman taşıma mesafesi ve gateway’in verileri sunucuya iletebilmesi için gerekli hücresel internet erişimi bakımından yerinde incelenmiştir.

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

Neden üçüncü gateway kurulmamıştır?

İki gateway’li simülasyonda yetersiz kapsama alanları önemli ölçüde küçülmüştür. Kalan en belirgin boşluk kuzey merasının kuzeydoğu bölümündedir. Araştırmacılar bu bölgenin hayvanlar tarafından seyrek kullanıldığını ve sınırlı alanı kapsamak için üçüncü istasyon kurmanın ek taşıma, donanım ve bakım 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 baz istasyonu yaklaşık 75 kilogram ağırlığındadır. Araç erişimi sınırlı olduğu için kuzey ve güney istasyonlarının ekipmanları sırasıyla yaklaşık 350 metre ve 1.150 metre boyunca insan gücüyle taşınmıştır.

Kurulumdan sonra güneş enerjisi sistemi, internet geri taşıma bağlantısı ve gateway’in LoRa mesajlarını alıp kaydetmesi sınanmıştır. Çalışma, dağlık IoT projelerinde yalnızca radyo kapsamasının değil, istasyon ağırlığı ve erişim mesafesinin de temel tasarım ölçütü olduğunu göstermektedir.

Saha kapsaması nasıl ölçülmüştür?

Araştırmacılar kuzey ve güney meraları için iki örnekleme ızgarası oluşturmuştur. Komşu ölçüm noktaları arasında 400 metre mesafe bırakılmıştır. Bu aralık, daha ayrıntılı ölçüm isteği ile zor arazide yürümek için gereken insan emeği arasında bir uzlaşma olarak seçilmiştir.

İki araştırmacı 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 sinyal gücü göstergesi olan RSSI.

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

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

Kaç ölçüm noktası 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 kapsama ölçümü yapılamamıştır.

Bu durum önemlidir: çalışmanın “5,77 km² kapsama” ifadesi bütün yüzeyde kesintisiz olarak doğrulanmış bağlantı anlamına gelmemektedir. Alanın büyük bölümünde ölçüm yapılmış, ancak erişilemeyen ve sınırlı kapsamalı kesimler kalmıştır.

Kuzey gateway’in saha performansı nasıldır?

Kuzey gateway kuzey otlatma alanının büyük bölümünde güçlü RSSI değerleri sağlamıştır. Güney merasında ise simülasyon, çoğu konumda çok sınırlı veya hiç kapsama beklememiştir.

Buna rağmen saha kampanyasında güney merasında ziyaret edilen 18 noktanın 11’inden kuzey gateway’e mesaj ulaşmıştır. Bu kayıtların 10’unda medyan RSSI −115 dBm’den daha düşük olduğu için beklenmeyen bağlantıların büyük kısmı zayıf sinyal koşullarında oluşmuştur.

Kuzey gateway için toplam 206 RSSI örneği kaydedilmiş, 35 nokta kapsanmış, 24 tahmin doğru çıkmış, bir yanlış pozitif ve 10 yanlış negatif 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 düşük olsa da bu ek kapsama, 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 negatif 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 pozitif görülmemiş ve iki yanlış negatif kaydedilmiştir. Böylece tek gateway’lerdeki arazi gölgelemesinin önemli bir bölümü diğer istasyonun tamamlayıcı kapsamasıyla giderilmiştir.

İki gateway’in katkısı yalnızca kapsama 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 oluşturur.

Simülasyonlar gerçek kapsamayla ne kadar uyuşmuştur?

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

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

Tek belirgin yanlış pozitif kuzey gateway haritasında, simülasyonun yüksek fade margin beklediği ancak saha mesajının alınmadığı bir noktada oluşmuştur. Çalışma bu tek hatanın kesin nedenini belirlememiştir.

RSSI neyi göstermektedir?

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

Saha haritalarında ölçümler aşağıdaki sınıflara ayrılmıştır:

• −100 dBm’den güçlü,
• −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 teslim oranı, hava koşulları ve hayvanın vücut yönelimi gibi değişkenler ayrıca değerlendirilmelidir.

Hayvan hareketi kapsama boşluklarını nasıl etkileyebilir?

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

Araştırmacılar bu nedenle sınırlı paket kaybını hayvan takibi açısından kabul edilebilir görmüştür. Ancak çalışma gerçek koyun hareketlerinden elde edilmiş uzun dönem paket kaybı verisi sunmamaktadır. Bu değerlendirme uygulamanın beklenen çalışma biçimine dayanmaktadır.

Çalışma çobanların haberleşmesini doğrudan göstermiş midir?

Hayır. Başlıkta hayvanlar ve çobanların bağlanmasından söz edilmekle birlikte saha 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 kapsamasını, kapasitesini veya güvenilirliğini doğrulamamaktadır.

Çalışmanın Türkiye açısından anlamı nedir?

Türkiye’de Toroslar, Doğu Anadolu, Karadeniz yaylaları ve yüksek rakımlı mera sistemleri benzer biçimde engebeli topoğrafya, seyrek altyapı ve kesintili hücresel kapsama sorunları taşıyabilir. Çalışmada sunulan temel yöntem, Türkiye’de kurulacak bir ağ için doğrudan hazır kapsama haritası sağlamaz; fakat kurulum planının hangi adımlarla oluşturulabileceğine ilişkin uygulanabilir bir çerçeve sunar.

Türkiye’de yapılacak bir uygulamada yerel sayısal yükseklik modeli, bitki örtüsü, frekans düzenlemeleri, gateway anten özellikleri, sürülerin gerçek hareket rotaları, yayla yolları, enerji üretimi ve mobil geri taşıma erişimi yeniden modellenmelidir. Fransız Alpleri’nde belirlenen iki gateway konumu veya elde edilen RSSI değerleri Türkiye’deki bir araziye doğrudan aktarılamaz.

Yöntemin 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.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• Tek gateway, incelenen iki karşıt yamaçtaki bütün mera alanını yeterli biçimde kapsamamıştır.
• ITM tabanlı simülasyonlar yüksek kapsama potansiyeli taşıyan merkezî sırt noktalarını belirleyebilmiştir.
• İki gateway’li düzen, kuzey ve güney meralarının kapsamasını birbirini tamamlayacak biçimde genişletmiştir.
• Birleşik yapılandırma 43 ölçüm noktasından mesaj almış ve saha sonuçlarında yalnızca iki yanlış negatif üretmiştir.
• Simülasyonların coğrafi kapsama örüntüsü saha ölçümleriyle genel olarak uyumlu bulunmuştur.
• Model çoğunlukla gerçek kapsama alanını düşük tahmin ederek korumacı davranmıştır.
• Güneş enerjili bağımsız gateway’ler şebeke elektriği bulunmayan dağlık noktalarda çalıştırılabilmiştir.
• İkinci gateway hem kapsama genişlemesi hem de bağlantı yedekliliği sağlamıştır.

Çalışmanın kanıtlamadığı sonuçlar

• Bütün 5,77 km² alanın her noktasında kesintisiz kapsama bulunduğu gösterilmemiştir.
• Ulaşılamayan 13 örnekleme noktasının kapsaması doğrudan ölçülmemiştir.
• Saha doğrulaması gerçek koyunların uzun dönem hareketleriyle gerçekleştirilmemiştir.
• Günlük veya mevsimlik paket teslim oranı, ağ kapasitesi ve paket çakışması incelenmemiştir.
• Gerçek pil 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 bakım maliyeti hesaplanmamıştır.
• SF12 dışındaki LoRa ayarlarının kapsama ve enerji tüketimi karşılaştırılmamıştır.
• Sonuçların başka dağlık alanlarda aynı gateway sayısı ve konumuyla tekrarlanacağı gösterilmemiştir.

Gelecekte hangi çalışmalar yapılmalıdır?

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

Erişilemeyen alanların insansız hava araçlarıyla ölçülmesi, saha doğrulamasının mekânsal çözünürlüğünü artırabilir. Daha yüksek çözünürlüklü LiDAR yükseklik ve bitki örtüsü verilerinin kullanılması da küçük sırtların, çukurların ve yerel engellerin modele daha doğru aktarılmasını sağlayabilir.

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

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Araştırma tasarımının özeti

Gateway donanımı

GNSS-LoRa takip cihazı

Simülasyon parametreleri

Saha doğrulama parametreleri

Ana kapsama sonuçları

Bulguların kanıt düzeyi

Yöntemsel sınırlılıklar

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

Kaynak ve Yöntem Notu

Çalışmanın 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: Çalışmada 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: Çalışmanın hakemli bir dergide yayımlandığı veya kabul edildiği doğrulanmamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

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

Yayın tarihi: 27 Mayıs 2026.

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

Hakemlik durumu: Bu çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiştir. Sonuçları bağımsız hakem incelemesi ve farklı sahalarda tekrarlama yapılmadan genel bir kurulum standardı olarak değerlendirilmemelidir.

Resmî bağlantı:SSRN resmî çalışma kaydı

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

Finansman: Araştırma, Avrupa 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, yöntem, 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, yöntem, proje yönetimi, kaynaklar, denetim, doğrulama ve yazım görevlerini üstlenmiştir.

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

Bu Türkçe makale; çalışmanın metni, donanım tabloları, uydu ve topografya haritaları, gateway ve GNSS takip cihazı çizimleri, simülasyon kapsama haritaları, saha fotoğrafları, RSSI dağılımları ve tahmin doğruluğu tablosu incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel içerik yüklenen çalışmayla sınırlandırılmış; kaynak kimliğinin doğrulanması dışında dışarıdan yeni bilimsel bulgu eklenmemiştir.

Çalışmanın 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, mevsimlik ağ kararlılığı, gerçek pil ömrü ve ekonomik uygulanabilirlik değerlendirilmemiştir. Araştırma esas olarak gateway yer seçimi ile simülasyon–saha kapsama uyumunu göstermektedir.