Kablosuz algılayıcı ağlarda çok-amaçlı evrimsel algoritmalar ile etkin güvenli kapsama kontrolü
Efficient secure coverage control with multi-objective evolutionary algorithms in wireless sensor networks
Yazar: FEYZA YILDIRIM OKAY
Danışman: DOÇ. DR. SUAT ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA),  askeri, gözetim, güvenlik, atmosfer izleme ve tıp gibi alanları kapsayan geniş çaplı uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu ağları oluşturan düğümlerin etkin dağıtımı ağın kapsama, bağlantı, güvenlik ve enerji etkinliği performansını doğrudan etkilemektedir. KAA?larda kapsama ve bağlantı başarımı ağın kurulduğu bölgenin ne kadar iyi izlendiğinin bir ölçüsüdür. Ayrıca, kritik bölgelerin izlenmesinde güvenli bağlantı verinin dağıtımı ve toplanması sırasında güvenilirliği sağlamaktadır. Bununla birlikte, KAA?larda enerji etkinliği literatürde üzerinde durulan önemli konulardan biridir. Bunun nedeni, algılayıcı bataryalarının yenilenmesinin zor bir işlem olması ve hatta savaş alanı gözetimi gibi uygulamalarda güvenlik nedeniyle batarya değiştirilmesinin olası olmamasıdır. Bu tez çalışmasında evrimsel algoritmalardan (EA) MOEA/D ve NSGA-II  kullanılarak yukarıda adı geçen bütün konuları dikkate alacak şekilde KAA?larda etkin güvenli kapsama kontrolü problemine çözüm getirilmesi amaçlanmıştır.  Öncelikle problem matematiksel olarak modellenmiştir. Bu model kullanıcıya problemin karakteristiğiyle ilgili domine-edilemeyen çözümlerden birini seçme şansı sunmaktadır. Sunulan en iyileme (optimizasyon) prosedürünün enerji tüketimi, alan kapsaması ve güvenli bağlantı yönünden tüm sistem performansı üzerindeki etkisi benzetim ortamı sonuçları ile gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar KAA?larda enerji etkinliği ve alan kapsaması problemleri arasında bir ödünleşim olduğunu göstermektedir. Güvenli bağlantı problemi de dahil edilerek elde edilen domine-edilemeyen çözümler incelendiğinde aradaki ödünleşimin farklı sonuçlar alınarak devam ettiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Wireless Sensor Networks (WSN) can be applied in large-scale applications such as military, surveillance, security, atmospheric monitoring, and medical applications. Effecient deployment effects solution of many problems including coverage, connectivity, security and energy efficiency. In WSNs, coverage and connectivity is a measurement of how well the target area can be monitored. Secure connection is an important factor affecting the reliability of the data during the delivery and collection of data. In addition, energy efficiency of WSNs is one of the important issues in the literature. This is due to the fact that battery replacement is an expensive if not impossible task in WSNs. In this study, using evolutionary algorithms (EA) such as MOEA/D and NSGA-II, we solve efficient secure coverage control problem in WSNs. We first modeled the problem mathematically. This model enables the user to choose one of the non-dominated solutions. Formulated optimization procedure shows the impact on overall system performance in terms of energy consumption, coverage and a secure connection with the results of the simulation environment. Obtained results show that there is a tradeoff between the energy efficiency and area coverage problems.  When secure connection problem is also included and obtained non-dominated solutions are examined, the tradeoff maintains with different solutions.