Kampüs ağlarında nesnelerin interneti için genel mimari ve protokol tasarımı
General architecture and protocol design for the internet of things in campus networks
Yazar: ERDAL ÖZDOĞAN
Danışman: PROF. DR. OSMAN AYHAN ERDEM
Gazi Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Nesnelerin interneti = Internet of things

Özet:
Bilimsel gelişmeler ve buluşlar tarih boyunca her zaman insanlığın gelişimine katkıda bulunmuş ve yeni teknolojilerin gelişmesine ivme katmıştır. Birçok uzmana göre son altmış yılın en önemli buluşu olan İnternet de, kendisinden önceki teknolojik gelişmelerin bir ürünü ve kendisinden sonrakilerin de tetikleyicisi olmaktadır. İletişim alanındaki yeni gelişen teknolojiler sayesinde, her geçen gün daha fazla sayıda ve türde cihaz İnternet'e bağlanabilmekte, veri üretmekte ve "akıllı" hâle gelmektedir. Araştırmalar, 2020 yılı itibariyle 20 ile 30 milyar arasındaki nesnenin çeşitli teknolojiler ile İnternet'e bağlanacağını öngörmektedir. İnternet'in gelişimine bakıldığında, kullanıcı odaklı olmaktan çıkıp nesne odaklı olmaya doğru gittiğini görmek mümkündür. Nesnelerin İnterneti, bu değerler dizisi doğrultusunda insanı, nesneyi, veriyi ve veri işlemeyi bir araya getiren bir kavram olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, akıllı şehirlerin küçük bir ölçeği olarak görülebilen kampüs ağlarında yer alan nesnelerden elde edilen ortama ilişkin verilerin bilgisayar ağlarına taşınabilmesini sağlayan, var olan yaklaşımların karması bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bu yaklaşım doğrultusunda bir uygulama protokolü ve protokolün çalışmasına destek olacak bir mimari tasarlanmıştır. Protokolün çalışma prensibinin ve işlevselliğinin incelenmesi amacıyla gerçek bir test ortamında değerlendirmeleri yapılmıştır. Ayrıca, çok sayıda cihazın bulunduğu ortamlarda protokolün davranışının analiz edilebilmesi için benzetim yazılımı ile performans ve işlevsellik değerlendirmesi yapılmıştır. Çalışma kapsamında geliştirilen protokolün, sınırlı sayıda cihazın bulunduğu orta ölçekli ağlarda daha hızlı çalıştığı, daha az bant genişliği tükettiği ve merkezi sunucudan kaynaklanan hata durumlarında iletişimi devam ettirdiği görülmüştür.

Abstract:
Scientific research, studies and innovation historically have served development and progress of humanity and accelerated development of new technologies. Internet, noted by experts as the top invention of the last 60 years, is also a product of previous technologies before its time and also is a driver of many that follows. With the newly developing technologies in the field of communications, the number of devices and type of devices that connect to Internet, that output data and become smart are multiplying in size, each day. Research suggests by year 2020, 20-30 billion devices will connect to Internet leveraging a wide range of interoperability technologies. Internet is evolving from user centric to "thing" centric as we look into its progress and underlying trends. Under the light of these concepts, Internet of Things as a technology concept embraces human, devices, data and data analytics under its umbrella. In this thesis study, a new approach, leveraging existing methodologies, is being proposed to incorporate data that is produced via the devices on the campus networks into the computer networks, modeling campus as a smaller scale smart city. In line with this approach, an application protocol and an infrastructure to empower it was developed. In order to assess how the protocol operates and how effective it is, a real case test has been leveraged. Furthermore, to analyze the behavior of the protocol in cases with high number of devices, an assessment was conducted through simulation software for performance and functionality. Protocol proposed within this thesis study is observed to operate faster in medium size networks with limited number of connected devices. It even leads to less bandwidth consumption and sustains communications in case of central server connection problems.