Kablosuz algılayıcı ağlar için öncelik tabanlı yeni bir yönlendirme protokolü tasarımı ve başarım analizi

Abstract

Gelişen teknolojiyle birlikte boyutu küçük ve hata oranı düşük, işlem gücü ve iletim becerileri yüksek, üzerinde birden fazla algılayıcı barındırabilen uygun fiyatlı algılayıcı düğümler tasarlanabilmektedir. Algılama, hesaplama ve iletim yapabilen yüzlerce hatta binlerce algılayıcı düğüm bir araya gelerek kablosuz algılayıcı ağları oluşturur. Kablosuz algılayıcı ağlar düşük maliyetli ve çok işlevsel düğümlerden oluştuklarından genelde ulaşılması güç ve geniş alana sahip bölgelerde yapılan uygulamalarda öne çıkmaktadır. Enerji kaynakları sınırlı olan düğümlerin, bakım veya düzenleme yapılmaksızın uzun süre algılama ve iletim yapabilmeleri önemlidir. Kablosuz algılayıcı ağların en önemli problemlerinden birisi yönlendirmedir. Kendine özgü karakteristiklerinden dolayı kablosuz algılayıcı ağlara özel protokoller tasarlanması gerekmektedir. Yüzlerce düğümden oluşan kablosuz algılayıcı ağlar, birim zamanda çok fazla sayıda veri üretirler. Büyük miktarda üretilen verinin iletilmesi esnasında oluşacak tıkanıklık gibi durumlardan dolayı önemsiz veriler alıcıya teslim edilirken daha önemli verilerin alıcıya zamanında ya da hiç ulaştırılamaması ciddi bir problemdir. Yüksek öncelikli veriler yüksek paket teslim oranı ve beklenen düşük gecikme ile iletilemediğinde, doğal felaketler gibi acil tedbir üretilmesi gereken uygulamalarda hem maddi hem de manevi kayıplar yaşanır. Bu tez çalışmasında, kablosuz algılayıcı ağlarda veri önceliği kaynak düğüm tarafından belirlenen, yüksek öncelikli verilere daha iyi hizmet sağlarken tüm verilerin alıcıya teslim edilmesini hedefleyen “İşaretsiz Öncelik Tabanlı Yönlendirme – PBBR” (Priority Beaconless Based Routing) adı verilen yeni bir yönlendirme protokolü tasarlanmıştır. Tasarlanan “PBBR” protokolünün “Omnet++” benzetim aracı kullanılarak başarımı incelenmiştir. “PBBR” protokolü yönlendirme ek yükü, paket teslim oranı ve uçtan uca ortalama paket gecikmesi açısından yüksek başarım elde etmektedir. Bunlar dışında “PBBR” protokolü daha az bellek kapasitesi kullanmakta, veri üretilen sahanın genişliğini daha uzun süre korumakta ve her bölgeden veriyi hedef alıcıya ulaştırmaktadır. SUMMARY

By means of developing technology, it is possible to design sensor nodes with suitable prices, in small sizes, with low fault rates, containing more than one sensor and with high processing and transmitting capabilities. Wireless networks are built through thousands of combined sensor nodes which can sense, calculate and transmit. As wireless sensor networks are low cost and composed of multi-functional nodes, they are usually used in wide regions where access is difficult. It is important that they are able to sense and transmit for a long time without having any maintenance or adjustment with limited energy sources. One of the most important problems of wireless sensor networks is routing problem. Special protocols for the wireless sensor networks are required to be designed because of its own characteristics. Wireless sensor networks consisted of hundreds of nodes generate a great deal of data at a unit time. Because of situations like blockage while transmitting the huge generated data, not being able to deliver more important data in time or unable to deliver the data at all may emerge as a serious problem while insignificant data are delivered to the receiver. When high priority data with high packet delivery rates and the low expected delay cannot be transmitted, both material and spiritual losses are experienced in cases such as natural disasters which need urgent measures. In this thesis, a new routing protocol PBBR” (Priority Beaconless Based Routing) was designed which was determined by the source node wireless sensor networks and aimed delivering all data to the receiver as well as providing a better service for high priority data. The performance of the designed "PBBR" protocol was analyzed by simulation tool “Omnet ++”. PBBR protocol gives much better results according to routing additional load, packet delivery rate and end to end average packet delay. In addition to these, "PBBR" protocol uses less memory capacity, maintains the width of the area where the data are generated for a longer period and transmits data from each region to the target receiver.