Yardımlaşan nesne ağları için telsiz ortam erişim yöntemi geliştirilmesi
Implementation of a wireless medium access control protocol for cooperating objects
Yazar: TURGAY KARLIDERE
Danışman: DOÇ. DR. ERDAL ÇAYIRCI ; PROF. DR. OYA KALIPSIZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Protokoller = Protocols

Özet:
Yardımlasan nesnelerin, ortamda gömülü çok sayıda duyargadan aldıkları bilgileri ve digernesnelerden gelen istekleri gerçek zamanlı islemeleri ve iletmeleri gerekmektedir. Ayrıcanesneler, genellikle gözetimsiz ve özerk çalısmak zorunda olduklarından güç kaynaklarınınyenilenmesi çok zor ya da imkansızdır. Bu nedenle iletim gecikmesi ve enerji tüketimi,yardımlasan nesne agları için iki önemli hizmet kalitesi ölçütüdür. Özellikle nesnelerin gezginoldugu uygulamalarda sık ilinge degisimleri nedeniyle bu önem daha da artmaktadır.Yardımlasan nesne aglarının özelliklerine uygun olarak gelistirilen PCLS (power controlledloosely synchronized) MAC protokolünde, nesnelerin dinleme zamanları gevsek eszamanlıoldugundan komsuların dinleme-uyuma çizelgelerini takip etmek gerekmez. Bu sayede dahakısa öncül sinyali kullanılarak protokol yükü azaltılmaktadır. PCLS protokolünde gevsekeszamanlı dinlemenin yanı sıra açık döngü iletim gücü kontrolü uygulanmaktadır. Agdayeterli baglantılılıgı saglayan iletim gücünün belirlenmesinde periyodik olarak yayınlananHELO mesajlarından yararlanılmaktadır. HELO mesajlarına dayalı güç kontrol yöntemikomsu kimliklerine baglı degildir. PCLS protokolünün bu özellikleri, arıza ve gezginliktenkaynaklanan ilinge degisikliklerinden etkilenmeksizin, iletisimde enerji tüketimini ve veribagı katmanı gecikmesini azaltmaktadır.PCLS protokol parametrelerinin enerji tüketimi ve gecikmeye etkileri analitik yöntemleincelenmekte ve geçerlilikleri benzetim yoluyla da gösterilmektedir. PCLS MACprotokolünün performansı OMNet++ benzetim ortamında degerlendirilmektedir.Benzetimlerde Taktik Sualtı Gözetleme Sistemi (TSGS) senaryosu esas alınarak nesnelerinreferans nokta grup gezginlik (RPGM) modeline göre hareket ettikleri kabul edilmektedir.PCLS protokolü, B-MAC ve LMAC protokolleriyle karsılastırıldıgında hem enerji tüketimihem de gecikme ölçütleri açısından daha iyi performans elde edilmektedir.Anahtar Kelimeler: MAC protokolleri, yardımlasan nesneler, sualtı gözetleme sistemleri,gezginlik modelleri, OMNet++.

Abstract:
Cooperating Objects (COs) are mobile and sentient entities that react the real time sensed datacoming from large number of sensors embedded into the environment as well as the requestscoming from the other COs in the vicinity. Therefore, the delay in conveying the data is animportant quality of service (QoS) requirement. Moreover, COs generally run unattended andautonomously for extended period of times which makes the energy consumption anotherimportant QoS parameter. To fulfill the requirements related to these parameters is achallenging task especially when COs are mobile.We introduce power controlled and loosely synchronized (PCLS) MAC protocol for COs.PCLS protocol employs loosely synchronized listen-sleep schedules. Therefore the objects donot need to learn the schedules of their neighbors, and shorter preambles, which lower theprotocol overhead, become possible. In addition to loose synchronization, PCLS protocolemploys open-loop transmission power control. This power control scheme makes use of theperiodic HELO messages to determine the transmission power level that satisfies the networkconnectivity. It does not depend on the neighbor IDs. These features of PCLS protocol reducethe energy consumption and the link layer delay, and also make PCLS resilient againsttopology changes due to node failures and mobility.Effects of the protocol parameters on the energy consumption and delay are studiedanalytically, and verified through simulations. Performance evaluation is performed inOMNet++ simulation environment based on the Tactical Underwater Surveillance System inwhich the objects are assumed to move according to the reference point group mobility(RPGM) model. PCLS protocol is also compared with B-MAC and LMAC protocols.Simulation results reveal better performance than both protocols for energy consumption aswell as delay.Keywords: MAC protocols, cooperating objects, underwater surveillance systems, mobilitymodels, OMNet++.