Integrating software defined networking approach into wireless multimedia sensor networks = Kablosuz çoklu ortam algılayıcı ağlarına yazılım tanımlı ağının yaklaşımı

Abstract

Bu araştırma çalışması, kablosuz algılayıcı ağların bazı kritik konularını ele almakta ve bu konuların çözümü için, bilgisayar ağlarında yeni bir kavram olarak ortaya çıkan yazılım tanımlı ağ yaklaşımını önermektedir. Yazılım tanımlı ağ yaklaşımının mevcut ağları yönetmede yeni bakış açısı ortaya koyması, pratiklik ve birlikte çalışabilirlik özellikleri nedenleriyle, aktif IEEE standartları projelerine paralel olarak standardizasyon çalışmaları devam etmektedir. Bu tez çalışmasında, yazılım tanımlı ağ yapısının, daha az enerji tüketimi ve uygulamaya özel adaptasyon için ağın soyutlanması ve yönetiminin basitleştirilmesi özellikleri üzerine yoğunlaşılarak, kablosuz algılayıcı/eyleyici ağlara uygun olduğu gösterilmiştir. Başarım değerlendirmesi için, önerilen mimarinin modeli ve benzetimi Riverbed Modeler Yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, oluşturulan modelin fiziksel olarak gerçeklemesi de yapılmıştır. Geliştirme çalışmasında ağ işlemcisi olan ARM tabanlı CC2538EVM modülü smartRF06EB uygulama işlemcisiyle birlikte kullanılmıştır. Oluşturulan topoloji içerisinde ağ işlemcisi hem tek başına hem de, mevcut algılayıcılarının, butonlarının ve diğer arayüzlerinin kullanılabilmesi için smartRF06EB borduyla birlikte kullanılmıştır. Gelişmiş mimarinin benzetimi için çeşitli trafik türleri içeren senaryolar gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan mimari içerisinde yazılım tanımlı ağ denetleyicisine gömülü merkezi bir topoloji-farkında yönlendirme mekanizması yer almaktadır. Aynı zamanda, karşılaştırma amacıyla geleneksel bir protokolün benzetimi de gerçekleştirilmiştir. Benzetim sonucunda, güç tüketimi açısından çok daha iyi, gecikme ve verimlilik açısından biraz daha iyi gelişmeler elde edilmiştir. Anahtar kelimeler: WMSN, SDN, SDN Denetleyici, Kablosuz Algılayıcı Ağlar, Yazılım Tanımlı Ağlar, Gömülü Sistemler.

This research study addresses some critical issues of wireless sensor networks and comes up with a proposition for tackling these issues by means of a trending notion in networks that is SDN. SDN standardization exertions are in progress through active IEEE standards projects, since SDN has revealed new perspectives in managing existing networks and apply its practicality and interoperability. In this thesis, SDN is presented in a way it would be a highly suitable choice for WSAN type of networks, concentrating on abstracting the network and simplifying management for the sake of less overall energy consumption and application-specific adaptation. The proposed architecture has been modeled and simulated using Riverbed Modeler Software for performance evaluation. Additionally, the simulated architecture was developed for experimental devices implementation. TI network processor of ARM-based CC2538EVM module with an application processor of smartRF06EB board was used in the development. The network processor is used either as a stand-alone only-forwarding node or mounted on the application processor to utilize existing sensor data, buttons and other interfaces in smartRF06EB. In the developed architecture simulation, several demonstrations were carried out using various types of traffic. Furthermore, the model included a centralized topologyaware routing mechanism embedded in SDNC. At the same time, a traditional protocol framework simulation was also conducted for comparison purposes. Results presented a very good enhancement in power consumption aspect of view and slightly better results in terms of delay and throughput. Keywords: WMSN, SDN, SDN Controller, Wireless Sensor Networks, Software- Defined Networking, Embedded Systems.