RPL'nin güvenilir ve düşük güce sahip hareketlilik desteği için yeniden tasarlanması
Redesigning RPL for reliable and low power mobility support
Yazar: BARIŞ TOĞRUL
Danışman: DOÇ. DR. ALİ ZİYA ALKAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kablosuz sensör ağları teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte uygulama alanları da hızlı bir şekilde artış göstermiştir. Ancak sensör ağlarının gerçek potansiyeli kullanılan protokollerin standartlaştırılmamasından dolayı ortaya çıkmamaktadır. Bu soruna çözüm üretebilmek için IETF (İnternet Mühendisliği Görev Grubu) tarafından geliştirilen 6LoWPAN (Düşük Güçlü Kişisel Alan Ağları Üzerinde IPv6) uyumlandırma katmanı, kablosuz sensör ağlarının IPv6 altyapısında çalışabilmesini sağlamıştır. Aynı çalışma grubu IPv6 uyumlu bir yönlendirme protokolü olan  RPL (Düşük Güçlü ve Kayıplı Ağlar için Yönlendirme Protokolü) protokolünü geliştirmiştir. Tez kapsamında yapılan çalışma RPL protokolünün temel eksiklerinden birisi olan hareketliliği ele almaktadır.
Hareketlilik kablosuz sensör ağlarında temel ancak kapsamlı bir problemdir. Ev ve endüstri otomasyonu, hasta takibi gibi yüksek paket gönderim oranına ihtiyaç duyan uygulamalarda hareketlilik, paket gönderim oranını düşürmekte ve uygulama gereksinimlerinin karşılanmasını zorlaştırmaktadır. 
Tez kapsamında bu sorunun önüne geçebilmek için RPL protokolüne hareketlilik yeteneği kazandırılmıştır. Hareketliliği yönetebilmek için Phoenix adı altında bir hızlı geçiş algoritması tasarlanmıştır. Tasarımın amacı uygulama katmanından bağımsız şekilde hızlı bir geçiş yaparak paket gönderim oranını yükseltip, enerji tüketimini düşürmek olmuştur. 
Tasarlanan algoritma kablosuz sensör ağı işletim sistemlerinden birisi olan Contiki üzerinde gerçeklenmiştir. Algoritmanın performansını incelemek için çeşitli senaryolarda karşılaştırmalı benzetim ve saha testleri yapılmıştır. Karşılaştırmalar standart Contiki RPL protokolü ve kontrol mesajı arttırılmış RPL protokolü ile yapılmıştır. Benzetim ve saha testleri, geliştirilen Phoenix algoritmasının geçiş gecikmesini azaltarak paket gönderim oranını ve enerji tasarrufunu büyük bir oranda arttırdığını göstermiştir.

Abstract:
With the development of wireless sensor networking technologies, its application areas have also increased rapidly. However, this increase has not been able to use its true potential since the used protocols have not been standardized. To address this problem, the 6LoWPAN (IPv6 over Lowpower Wireless Personal Area Network) adaptation layer developed by the IETF (Internet Engineering Task Force) has enabled wireless sensor networks to work in the IPv6 infrastructure. The same workgroup has developed the RPL (IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks), an IPv6 compatible routing protocol. The study carried out within the scope of the thesis deals with the mobility which is one of the fundamental shortcomings of the RPL protocol.
Mobility is a basic but comprehensive problem in wireless sensor networks. In applications that require high packet transmission rates, such as home and industrial automation or patient tracking, mobility reduces packet transmission and makes it difficult to meet application requirements.
In order to avoid this problem, the RPL protocol has been given mobility ability within the scope of the thesis. To manage the mobility, a fast hand off algorithm under the name of Phoenix has been designed. The goal of the design has been to reduce the energy consumption while increasing the packet transmission rate by making a rapid transition between parent nodes independently from the application layer.
The designed algorithm is implemented on Contiki, one of the wireless sensor network operating systems. In order to examine the performance of the algorithm, comparative simulations and field tests were performed in various scenarios. The comparisons were made by using the standard Contiki RPL protocol and the RPL protocol which uses increased number of control messages. Simulation and field tests have shown that the Phoenix algorithm improves the packet transmission rate and energy conservation by reducing the hand off delay.