Telsiz duyarga ağlarında eş uyumlu çalışma için dağıtık kapsayan ağaç ve kümeleme algoritmaları
Distributed spanning tree and clustering algorithms for synchronization in wireless sensor networks
Yazar: DENİZ ÖZSOYELLER
Danışman: PROF. DR. KAYHAN ERCİYEŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bu tez çalışmasında, Telsiz Duyarga Ağlarında (TDA) kümeleme, omurga oluşturma ve senkronizasyon problemlerini çözmek için hiyerarşik bir mimari üzerine üç protokol önerilmiş ve uygulanmıştır.Birinci katman, Küme Tabanlı Dağıtık Kapsayan Ağaç Algoritması (DKAA) ile oluşturulmuş ve uygulanmıştır. DKAA'nın ana fikri, Kök (Ing. Sink) tarafından başlatılan ve düğümleri ağaç üzerindeki seviyelerine göre ALTKÖK, ORTA ve YAPRAK düğüm olarak ayıran ve her seviyede oluşan alt köklerin küme liderleri olduğu kümeler oluşturmaktır. Halka Oluşturma Algoritması (HOA) 2. katman olan omurga oluşturma amacıyla oluşturulmuştur. HOA'nın ana fikri, dağıtık kapsayan ağaç algoritması sonucunda oluşmuş olan kümelerle her seviyede halka şeklinde bir omurga oluşturarak küme liderlerini birbirine bağlamaktır. Son olarak, bu 2 katmanın en üstüne ? eşuyumcusu uygulanmıştır. Eşuyumcular, eşuyumlu algoritmaların eşuyumsuz bir dağıtık sistemde eşuyumlu olarak çalışmasını sağlarlar. Bu katmanda, TDA'nda eşuyumlu algoritma ve protokolleri eşuyumsuz TDA ortamında çalıştırabilmek için bir ? eşuyumcusu mimarisi önerilmiştir. Bu eşuyumcu, başlıca ? ve ß eşuyumcularından oluşmaktadır. Çalışmamızda, TDA önce kapsayan ağaçlardan oluşan kümelere ayrılmakta, sonra bu kümeler bir halka ağ protokolü ile birbirine bağlanmaktadır. Kümelerin içinde ß eşuyumcusu, kümeler arasında ise ? eşuyumcusu kullanılarak ? eşuyumcusu gerçeklenmektedir. Algoritmaların zaman ve mesaj karmaşıklıkları analiz edilmiş ve ns2 simülasyon ortamında sonuçları alınmıştır. Sonuçlar üç seviyede önerilen algoritmaların zaman bakımından ölçeklenebilir olduğunu göstermiştir.Anahtar sözcükler : Telsiz duyarga ağları, dağıtık kapsayan ağaç, kümeleme, omurga oluşturma, ? , ß, ? eşuyumcuları

Abstract:
In this thesis, we have proposed and implemented three protocols on a hierarchical architecture to solve clustering, backbone formation and synchronization problems in Wireless Sensor Networks (WSNs).Our first layer is the formation of the Clustering Based Distributed Spanning Tree Algorithm (DSTA) in WSNs. The aim of DSTA is to place sensors as SBRT, INTERM and LEAF nodes according to their levels on the spanning tree and to cluster the network in which SBRT nodes are determined as clusterheads. Second layer is the Ring Formation Algorithm (RFA). The aim RFA is to construct a ring backbone in each level of the spanning tree to connnect the clusterheads. Lastly, gamma (?) synchronizer is implemented on the top these two layers. Synchronizers provide synchronous execution of an asynchronous algorithm in distributed systems. In this study, we propose a synchronizer to synchronize asynchronous algorithms and protocols in WSNs. This synchronizer consists of ? and ß synchronizers. In our work, the WSN is first divided into clusters and then these clusters are connected using a ring protocol. Synchronization is provided using the ß synchronizer in clusters and ? synchronizer among the clusters. We show the operations of the algorithms, analyze their time and message complexities and provide results in the simulation environment of ns2. Simulation results show that the algorithms proposed in three levels are scalable in terms of run-time.Keywords : Wireless sensor networks, distributed spanning tree, clustering, backbone construction, ? , ß, ? synchronizers