Telsiz duyarga ağlarda enerji farkındalıklı yönlendirme mimarisi tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of energy-aware routing architecture for wireless sensor networks
Yazar: AYTUĞ BOYACI
Danışman: DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN BALIK ; YRD. DOÇ. DR. FİKRET ATA
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Kablosuz iletişim = Wireless communication

Özet:
Yeni teknolojik gelişmelerin ışığında, bir ağ üzerinde büyük ölçekli bilgileri toplamak ve işbirliği yöntemleri ile hedefe ulaştırmak için küçük boyutlarda, çok sayıda algılama ve iletişim yeteneğini içinde barındıran, programlanabilen duyarga elemanları tasarlanabilmektedir. Çok sayıda duyarga düğümünün bir araya gelerek farklı konumlardaki sıcaklık, ses, basınç, hareket, kirlilik vb. gibi fiziksel veya çevresel koşulları işbirliği ile uzak bir noktadan izlemek için oluşturduğu ağ, telsiz duyarga ağ olarak bilinmektedir.Telsiz duyarga ağların geniş uygulama alanları olmasına rağmen sınırlı enerji kaynakları, ağ içinde kullanılan duyarga düğümlerin sınırlı hesaplama ve sınırlı haberleşme yeteneklerinin olması, yapılan uygulamalara birçok kısıt getirmektedir. Kaynakların sınırlı olması doğrudan telsiz duyarga ağın yaşam ömrünü etkilemektedir. Bu nedenle telsiz duyarga ağların enerjisini verimli kullanacak çalışmalar büyük önem taşımaktadır.Bu doktora çalışmasında telsiz duyarga ağlar için enerji farkındalıklı yönlendirme mimarisi önerilmiştir. Önerilen yönlendirme mimarisi telsiz duyarga ağlarda bir kaynak düğümden bir hedef düğüme veri iletimi için gerekli olan mekanizmaları oluşturmaktadır. Mimari yapıda öncelikle kaynak düğüm ile hedef düğüm arasındaki duyarga düğümler ile oluşturulacak tüm olası yolların keşfi gerçekleştirilmektedir. Bir sonraki aşamada ise bulunan yollar içinden telsiz duyarga ağ için ağ yaşam ömrü açısından en etkin yolun seçilmesi ve seçilen yol üzerinden kaynak düğüm ile hedef düğüm arasında iletişimin kurulması sağlanmaktadır. Önerilen yönlendirme mimarisinde belirlenen yol ve diğer yolların etkinliğini izlenerek etkinliğini yitiren yol yerine yeni yol üzerinden kaynak düğüm ile hedef düğüm arasındaki iletişimin sürdürülebilirliği gerçekleştirilmektedir. Sistem içerisindeki her bir mekanizma enerji tüketimini azaltmak, başarılı paket başına enerjiyi makul seviyelerde tutmak ve ağ yaşam ömrünü uzatmak için birer görev üstlenmektedir.Sonuç olarak doktora tez çalışmasında önerilen telsiz duyarga ağlarda enerji farkındalıklı yönlendirme mimarisi hem benzetim hem de laboratuvar ortamında test edilmiş, geliştirilen mimari ve mimari yapının içindeki tüm mekanizmaların başarısı ortaya konmuştur.

Abstract:
In the lights of recent technological developments, compact programmable sensor devices having a wide range of sensing and communication capacity can be designed for obtaining large scale of information on a network and transmitting it to the destination through cooperation methods. The network, which is formed for monitoring the physical and environmental conditions such as temperature, noise, pressure, motion, pollution etc. in different locations, is known as wireless sensor network.Although wireless sensor networks have a wide range of application, the facts that they have limited energy supply, sensor nodes used in the network have limited calculation and communication capacity bring several limitations to the applications. Having limited energy supply directly affects the lifetime of wireless sensor networks. Therefore, the studies on efficient use of wireless sensor networks are highly important.In this study, energy aware routing architecture is suggested for wireless sensor networks. Suggested routing architecture consists of the mechanism required for data transmitting from one source node to the destination node on the wireless sensor networks. In the architectural structure, all potential routes formed by the sensor nodes between the source node and destination node are discovered at first. In the next stage, the most efficient route for the wireless sensor networks is selected in terms of network lifetime and the communication between the source node and target node is established. In the suggested routing architecture, the sustainability of the communication between the source node and the destination node is provided on a new route instead of the one that has lost its efficiency through monitoring the efficiency of the selected route and other routes. Each mechanism in the system has a task for reducing the energy consumption, keeping the energy per successful packet in appropriate levels and extending the network lifetime.In conclusion, energy aware routing architecture in wireless sensor networks suggested in this thesis, is tested both in laboratory and in simulation as well, as a result the success of the developed architecture and all the mechanisms in its structure is verified.