Kablosuz algılayıcı ağlarında saat eşzamanlaması
Clock synchronization in wireless sensor networks
Yazar: KASIM SİNAN YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. AYLİN KANTARCI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Dağıtık sistemler = Distributed systems ; Gömülü sistemler = Embedded systems ; Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Saat senkronizasyonu = Clock synchronization

Özet:
Kendi yerel zaman anlayışına sahip olan algılayıcı düğümleri arasında genel bir zaman kavramı oluşmasını sağlayan dağıtık saat eşzamanlaması, kablosuz algılayıcı ağlarındaki (KAA) çoğu uygulama ve protokolün doğru ve verimli çalışması için önemli bir gereksinimdir. Bu tezde, KAA'ndaki saat eşzamanlaması için çeşitli katkılar yapılmıştır.Tezin ilk katkısı, düğümlerin bir dağıtık uzlaşma algoritması yürüterek ortak bir saat hızında anlaşmalarının yavaş sel yöntemiyle saat eşzamanlamasının başarımını ve ölçeklenebilirliğini büyük ölçüde arttırdığının gösterilmesidir. MICAz ortamındaki deneyler uygulanan uzlaşma algoritması sayesinde yavaş selin eşzamanlama başarımının yaklaşık 20 kat arttığını ortaya koymuştur.Tezin ikinci katkısı, uygulamadaki çoğu eşzamanlama protokolü tarafından kullanılan en küçük kareler yönteminin düğümlerin saatlerinin geri alınmasına yol açabildiğinin gösterilmesi ve bu durumu engelleyecek bir yöntemin önerilmesidir.Tezin üçüncü katkısı, birbirine komşu düğümler arasındaki eşzamanlama hatasını eniyilerken düğümlerin dışsal bir zaman kaynağına da eşzamanlanması problemini çözen bir protokolün geliştirilmesi ve bu protokolün başarımının değerlendirilmesidir.Tezin son katkısı, literatürdeki algoritmalardan daha kolay gerçekleştirilebilir bir optimal meyilli saat eşzamanlama algoritmasının tasarlanmasıdır.

Abstract:
The accurate and efficient operation of many applications and protocols in wireless sensor networks (WSNs) require distributed clock synchronization which provides global notion of time for the sensor nodes with local notion of time. This thesis presents several contributions to the clock synchronization in WSNs.The first contribution of this thesis is to show that agreement on a common clock rate by employing a distributed agreement algorithm among the sensor nodes improves the performance and scalability of clock synchronization based on slow flooding considerably. The experiments on MICAz platform showed that with the agreement algorithm, the synchronization performance of slow flooding is improved by a factor of 20.The second contribution of this thesis is to show that the method of least-squares, which is employed by most of the time synchronization protocols in WSNs, may entail the clocks of the sensor nodes being set back. We present a method to prevent this situation.The third contribution of this thesis is to develop and evaluate a protocol which solves the problem of external synchronization while optimizing the clock skew between neighboring nodes.The last contribution of this thesis is to design an optimal gradient clock synchronization algorithm which can be implemented more easily than the algorithms in the literature.