Kablosuz Gezgin Akıllı Nesneler İçin Bir Özgün İletişim Yaklaşımı

Abstract

Telsiz ağlar gezgin kullanıcılara nerede olduklarına bağlı olmadan her yerde iletişim kurma ve bilgiye erişim imkanı sağlar. Hiçbir sabit altyapıya gerek duymadan bu imkanı sağlayan tasarsız ağların zaman içinde gelişmesiyle, askeri, ticari ve özel maksatlar için tercih edilir hale gelmiştir. Diğer yandan, bilimsel ve teknolojik gelişmeler ağ elemanlarını daha küçük ve ucuz hale getirdikçe birçok uygulamanın vazgeçilmez parçaları olmuşlardır. Bu ağ elemanları, taşıyıcılara (örneğin gemiler, uçaklar, büyük araçlar, arabalar, insanlar, hayvanlar, vb.) monteli nesneler veya kendi taşıyıcısı olan (aktörler, duyargalar) nesneler olabilir. Fakat bu ağ elemanları ve uygulamalarında bir takım zorluklar yaşanmaktadır. Bu tezde, gezgin tasarsız ve duyarga ağlardaki yaşanan zorlukları ve beklentileri dikkate alarak, gezgin tasarsız ve duyarga ağlar için yeni bir özgün, durumsuz veri akış yaklaşımı ve yönlendirme algoritması önerilmektedir. Durumsuz Ağırlıklı Yönlendirme (DAY, “Stateless Weighted Routing – SWR”) algoritması olarak adlandırdığımız bu algoritma, diğer yöntemlere göre daha az yönlendirme yükü, daha az enerji tüketimi, daha az yol oluşturma gecikmesi sağlamaktadır. Veri, varışa doğru, çoklu yollar üzerinden taşınmaktadır. Çoklu yol oluşturma, güvenirliği sağlamakta, boşluk problemini büyük oranda çözmekte ve en kısa yolu da içeren daha gürbüz yollar oluşmasını sağlamaktadır. DAY aynı zamanda büyük ölçekli ağlarda da uygulanabilir. Bu amaçla, birden fazla veri toplanma düğümü (sink) içeren sürümü olan Çoklu Veri Toplanma Düğümlü- Durumsuz Ağırlıklı Yönlendirme (ÇVTD-DAY - “Multiple Sink-Stateless Weighted Routing - MS-SWR”) yöntemi de büyük ölçekli tasarsız ve duyarga ağları için önerilmiştir. ÇVTD-DAY yöntemi, DAY yönteminde herhangi bir yöntemsel ve algoritmik değişiklik yapmadan birden fazla veri toplanma düğümünün olduğu ağlarda uygulanabilir. Hem DAY, hem ÇVTD-DAY’nin başarımı benzetimler ile ölçüldü. Elde edilen sonuçlar, DAY ‘nin gezgin tasarsız ve duyarga ağlar için istenenleri karşıladığını, karşılaştırılan diğer yöntemlere göre üstün olduğunu ve olası en iyi çözüme yakınlığını, öte yandan ÇVTD-DAY‘nin de büyük ölçekli ağlarda uygulanabilir olduğunu göstermektedir.

Wireless networks provide mobile user with ubiquitous communication capability and information access regardless of location. Mobile ad hoc networks, that manage it without a need to infrastructure networks, as evolved in time, become more preferable for military, commercial and special purposes. On the other hand, technological advances made network components smaller and cheaper. These network components involves a wide variety of objects such as objects mounted on crafts/platforms (e.g. ships, aircrafts, trucks, cars, humans, animals), and objects that have their own platforms (e.g. actuators, sensor nodes). However, these network components and their involved applications exhibit some challenges to implement. By considering the challenges and expectations of mobile ad hoc networks and sensor network, we propose a novel stateless data flow approach and routing algorithm namely Stateless Weighted Routing (SWR) for mobile ad hoc and sensor networks. The SWR has low routing overhead providing very low energy consumption, and has low route construction delay than other proposed schemes. Multiple paths to the destination are established for data transmission. Constructing multiple paths provides reliability, eliminates the void problem substantially, and provides more robust routes including the shortest path. The SWR is applicable to large scale networks. We propose the multiple-sink version of the SWR that is namely MS-SWR, to be used in large scale ad hoc and sensor networks with multiple sinks. The MS-SWR can be used with multiple sinks without any functional and algorithmic modification in the SWR protocol. The performance of the SWR and the MS-SWR are evaluated by simulations. The performance of the system shows that the SWR satisfies the requirements of mobile ad hoc networks and outperforms the existing algorithms. The SWR is also tested against a hypothetic routing scheme that finds the shortest available path with no cost in order to compare the performance of the SWR against such an ideal case. Tests also indicate that MS-SWR is scalable for large scale networks.