Bina içi kablosuz algılayıcı ağlar için enerji verimli yönlendirme protokollerinin geliştirlmesi
Development of energy efficient routing protocols for indoor wireless sensor networks
Yazar: ABDULLAH ERDAL TÜMER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MESUT GÜNDÜZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Gaz kaçağı = Gas leakage ; İzleme sistemleri = Monitoring systems

Özet:
Bu tez çalışmasında, bina içi kapalı ortamlarda kullanılan kablosuz algılayıcılar için metan gaz (CH4) izleme sistem tasarımı ve enerji verimli yönlendirme protokolleri sunulmuştur.Kablosuz algılayıcı izleme sistem tasarımı için metan gazın olası sızıntılarından haberdar olmak için algılayıcı bir düğüm tasarlanmıştır. Metan gazı, son yıllarda kullanımı oldukça artan doğalgazın ana bileşenidir. Tasarlanan kablosuz algılayıcı düğümler ile kapalı alanlarda bir ağ oluşturularak, herhangi bir nedenle oluşabilecek metan gaz sızıntılarının algılanması ve baz istasyonuna gönderilmesi sağlanmıştır. Baz istasyonuna gelen veriler, izleme yazılımı sayesinde PC aracılığıyla izleme ve değerlendirme imkânı sunulmuştur.Algılayıcı düğümlerin birbirleri ile iletişim içinde bulunabilmeleri için pil güçleri dikkate alınarak yönlendirme protokollerine ihtiyaç vardır. Metan gaz izlemesi gibi kritik uygulamalar için literatürdeki LEACH protokolüne dayalı, enerji verimli 3 yönlendirme protokolü geliştirilmiştir. Bu protokoller, R-EERP, S-EERP ve RE-EERP olarak adlandırılmıştır. Her 3 protokolde alt ve kritik sınırları belirlenmiş eşik değerler kullanılmıştır. R-EERP de düğümler bir alana rastgele yerleştirilir. S-EERP ve RE-EERP de ise bir binanın katlarındaki odalara sıralı yerleştirilir. Küme değişim zamanında kümeyi oluşturan düğümler değişmez, sadece küme başları değişir. S-EERP ve R-EERP de küme başları rastgele belirlenirken, RE-EERP de baz istasyonu tarafından kalan enerjisi en fazla olan düğüm olarak belirlenmiştir. Ayrıca birbirine yakın düğümlerin algıladığı aynı verinin baz istasyonuna gönderilmesini engellemek için küme başlarındaki veriler XOR işleminden geçirilmiştir.Simülasyon sonuçları her 3 protokolün LEACH den daha iyi performansa sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, design of a wireless methane gas (CH4) monitoring system is developed and energy-efficient routing protocols are presented.A sensor node is designed for design of a wireless methane gas monitoring system. Methane gaz is the basic component of natural gas which its using is increasing in recent years. By the help of designed sensor prototypes, by establishing wireless sensor networks in indoors, it is supplied that methane gas leaks can be detected and sent to the base stations. Data received by base station is monitored by a software on a computer, which is connected to the base station.There is a need for certain routing protocols by taking into consideration battery powers to establish a communication between sensor nodes. Three energy-efficient routing protocols are developed, based on LEACH protocol, for the critic applications like methane gas tracking and these protocols are named as R-EERP, S-EERP and RE-EERPIn each three protocols, base and critic values are used. In R-EERP, sensor nodes are deployed randomly in a field. S-EERP is deployed sequentially in the rooms of flats of a building. Nodes forming the cluster do not change during cluster change time; only the cluster heads change. Furthermore, an XOR operation was performed on the data in order to prevent the sending of the same data sensed by the nodes close to each other.Simulation results show that improved protocols are more energy-efficient than conventional LEACH.