Sualtı Duyarga Ağlarında Konumlandırma Ve Konumlandırmanın Veri Dağıtımına Etkisi

Abstract

Sualtı Duyarga Ağları (SDA), insan gücüyle imkansız veya tehlikeli olan bir çok zorlu görev için kullanılabilir. SDA sabit bir yere bağlı düğümlerden veya serbest hareket edebilen düğümlerden oluşabilir. Serbest düğümler okyanus akıntılarıyla sürüklenirler. Bu düğümlerin hareketlerini gerçekçi bir şekilde modellemek önemlidir. Bu çalışma kapsamında okyanus akıntıları ile sürüklenen düğümlerin hareketini gösteren bir model oluşturulmasında katkıda bulunulmuştur. Bu model, önerdiğimiz protokollerin başarım analizinde kullanılmıştır. Asıl olarak bu çalışmada, SDA’ların en temel sorunlarından olan konumlandırma ve veri dağıtımı üzerinde durulmuştur. Konumlandırma için iki yöntem önerilmiştir: İner-Çıkar düğümlerle Konumlandırma (İÇK) ve Vekil Konumlandırma (VK). Yöntemlerin başarımı benzetim aracılığla incelenmiştir. Yöntemler, Geniş Ölçekli Konumlandırma (GÖK) metodu ile karşılaştırılmıştır. Benzetim sonuçları ile hareketli SDA’da, İÇK’nın, yüksek konumlandırma başarısı, yüksek doğruluk, düşük ek yük ve düşük enerji tüketimi sağlayarak diğer yöntemlerden üstün olduğunu göstermekteyiz. İÇK ve VK enerji tüketimi açısından GÖK’e göre avantaj sağlamaktadır. Bu sebeple uzun vadeli sualtı görevlerinde kullanılabilirler. Bu çalışma kapsamında ayrıca sabit bir SDA için veri dağıtımı incelenmiştir. Haris, konum-tabanlı bir yönlendirme algoritmasının konumlandırma hataları karşısında başarımı incelenmiştir. Konumlandırma teknikleri kullanılarak düğümler konumlarını öğrendiklerinde konum-tabanlı algoritmanın veri iletim başarısı ve gecikmesi incelenmiştir. Benzetim çalışmaları göstermektedir ki, düşük hata ile yapılan konumlandırma, veri dağıtımı üzerinde önemli bir etki göstermemektedir. Fakat, yüksek hata oranları karşısında konum-tabanlı algoritmanın başarımı önemli ölçüde düşmektedir.

Underwater Sensor Networks (USN) are used for tough oceanographic missions where human operation is dangerous or impossible. USNs consist of tethered (stationary) or untethered (mobile) sensor nodes. When the nodes are untethered, they move passively with the currents. A realistic mobility model is required to capture this mobility pattern. In our studies we collaborate in an oceanographic mobility model. We use this model to evaluate the performance of the proposed protocols under a mobile network. Localization and data delivery are among the fundamental tasks in USNs. In this study, we propose two localization algorithms. The proposed techniques are evaluated by simulation. We propose Dive and Rise Localization (DNRL) and Proxy Localization (PL). We compare their performance with a recognized technique from the literature. The simulation results show that DNRL has high localization success, high accuracy, low energy consumption and low overhead. Hence, it outperforms the other techniques for the mobile USN. DNRL and PL are shown to be energy efficient and suitable for long-term underwater missions. In our studies, we also analyze data delivery in stationary USNs. We employ a greedy, location-based routing algorithm and investigate its performance under location inaccuracies. We analyze the delivery ratio, overhead and average end-to-end delay of the location-based routing protocol when localization techniques are employed for location estimation. Our simulations show that location estimates with low mean error do not have significant affect. However, when location estimates with higher location inaccuracy are used, the delivery ratio of the routing protocol decreases significantly.