Kablosuz çokluortam algılayıcı ağlar için QoS destekli ve uyarlanabilir MAC protokolü tasarımı

Abstract

Kablosuz Çokluortam Algılayıcı Ağları farklı servis kalitesi ve aciliyet kısıtları olan heterojen veri taşımaktadır. Geleneksel Kablosuz Algılayıcı Ağları enerji tüketimini en aza indirmeye odaklanırken Kablosuz Çokluortam Algılayıcı Ağları çokluortam iletime servis kalitesi sağlamaya odaklanmaktadır. Aciliyet zorlukları ile mücadele etmek için, bu tez çalışmasında urgMAC adı verilen yeni bir trafik ve servis kalitesi farkındalıklı katmanlar arası etkileşimli ortam erişim katmanı protokolü sunulmaktadır. urgMAC, uygulama katmanında doğa gözleme, askeri sınır güvenliği ve sınır gözleme gibi uygulamaya özgü aciliyet zorlukları içeren uygulamalar için dinamik olarak video kalitesi ödünü ile birlikte sürekli servis kalitesi desteği sağlamayı hedeflemektedir. Bu amaçla urgMAC İki Aşamalı Servis Farklılaştırma, Uyarlamalı Veri İletim Hızı Oranı Ayarlama, Aciliyet Temelli Çekişme Penceresi Boyutu Uyarlama, Trafik Tipi Uyarlamalı Görev Döngüsü ve Çokluortam Mesaj Gönderimi adlı yeni mekanizmalar içermektedir. urgMAC Riverbed Modeler modelleme ve benzetim yazılımı ile modellenmiştir. Başarım değerlendirmesi kapsamında literatürdeki en son çalışmalarla karşılaştırılmış, uçtan uca gecikme ve kanal kullanımı açısından daha iyi sonuçlar sunduğu görülmüştür.

Wireless Multimedia Sensor Network is a kind of Wireless Sensor Network generating heterogeneous traffic with diverse urgency and quality of service requirements. Wireless Multimedia Sensor Networks offer QoS support for multimedia traffic while Wireless Sensor Networks try to minimize energy consumption considering the resource constrained nature of sensor nodes, unreliable wireless links and unpredictable environments. A new traffic and QoS-aware cross layer Medium Access Control protocol for Wireless Multimedia Sensor Networks namely urgMAC is proposed in this thesis to cope with urgency challenges. The urgMAC provides continuous QoS support for applications such as habitat monitoring, military border surveillance and border monitoring containing specific urgency challenges with multimedia quality tradeoff at the application layer dynamically. Multimedia traffic transmission challenges are mostly related to application layer. The urgMAC utilizes application layer to provide better QoS in MAC layer, in case of congestion or queue overflows. The urgMAC is based on a carrier sense multiple access/collision avoidance (CSMA/CA) approach. The urgMAC provides new mechanisms called Two Tiered Service Differentiation, Adaptive Data Rate Adjustment, Urgency-based Contention Window Size Adaptation, Traffic Type Adaptive Duty Cycle and Multimedia Message Passing. The urgMAC has been modeled and simulated by Riverbed modeling and simulation software. In addition, the urgMAC is compared with the recent protocols in the literature, and it achieves better results in terms of end-to-end delay and channel utilization.