Büyük ölçekli kablosuz algılayıcı ağlar için oğul zekası tabanlı yeni bir yönlendirme algoritması tasarımı

Abstract

Kablosuz algılayıcı ağlar için ölçeklenebilir, enerji etkin ve performansa dayalı yönlendirme protokollerinin tasarımı son yıllarda oldukça ilgilenilen konular arasındadır. Geliştirilen yönlendirme protokolleri incelendiğinde kullanılan yöntemler arasında sosyal böceklerden ilham alınarak geliştirilen oğul zekası teknikleri diğer tekniklere göre öne çıkmaktadır. Bunun nedeni kablosuz algılayıcıların sosyal böceklerde olduğu gibi kendi kendine örgütlenebilme, iş bölümü yapabilme, çok merkezlilik, esneklik, ölçeklenebilirlik yeteneklerine sahip olmasıdır.Benzetim araçları (Ns-2, Ns-3, OPNET, Omnet++, QualNet vb.) küçük ağları çalıştırmak için ideal ortamlar oluştururken, günümüzde sürekli büyüyen ağ sistemlerini modellemede ve değişken yapılı ağ sistemlerinin başarımını test etmede yetersiz kalmaktadırlar. Aynı zamanda benzetim araçları temelde KAA'ların ihtiyaçlarına göre tasarlanmadığından gerçek dünya verilerine uygun KAA topolojileri oluşturmada sıkıntılar yaşanmaktadır. Bu da KAA'ların ihtiyaçlarını karşılayacak büyük ölçekleri destekleyecek yeni modelleme ve benzetim araçlarının geliştirilmesini gerekli hale getirmektedir.Hazırlanan bu tez çalışmasında, yönlendirme protokollerindeki paket teslimi, gecikme, enerji ve küme sayısı kriterleri dikkate alınarak uyum yeteneği, ölçeklenebilirlik, beka ve batarya ömrü vb. problemlerine çözüm getirmek amacıyla;1.KAA'lar için oğul zekası tabanlı yeni bir yönlendirme algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen bu algoritma BeeWS olarak adlandırılmıştır.2.Büyük ölçekli KAA'lar için yeni bir kümeleme algoritması geliştirilmiştir.3.Geliştirilen protokolleri modellemek ve benzetimini yapmak amacıyla büyük ölçekleri destekleyen, kolay kullanımlı, KAA topolojilerinin otomatik oluşturulabilen DEVS-Sensor modelleme ve benzetim aracı geliştirilmiştir.Geliştirilen protokolün üstünlüklerini göstermek amacıyla farklı ölçeklerden oluşan ağlar modellendi. Modellenen ağlar farklı trafik yükleri altında çalıştırılarak, geliştirilen BeeWS algoritması literatürden seçilen önemli algoritmalarla karşılaştırılarak başarımı incelendi. Gerçekleştirilen uygulamalarda, geliştirilen yönlendirme algoritmasının belirlenen problemlere çözüm getirdiği gözlemlendi.

In the last decade, design of scalable, energy-efficient and high performance routing protocols for wireless sensor networks (WSN) is attracted by many researchers. In the analysis of routing protocols, among the methods inspired by social insects are more preferred than other techniques. This is because the social insects have similar properties with wireless sensor networks such as self-organization, division of labor, decentralization, flexibility, scalability and fault tolerance.Simulation tools such as ns-2, ns-3, Opnet, Omnet++, QualNet and Glomosim are ideal environments when creating and running small-scale networks. However, they are incapable of modeling today's growing networks and variable structure systems in order to test the performance of such systems. At the same time, these simulation tools are not designed according to the requirements of WSN?s which those basically correspond to real-world problems are being experienced when creating WSN topologies. Hence, there need for developing new swarm based routing protocols to meet the needs of WSN?s for supporting large scale and highly flexible systems.In this thesis, in order to bring solutions to the above problems in WSN?s, considering the criteria such as packet delivery, latency, energy, adaptation ability, number of clusters, scalability, survivability and battery life, following transactions are performed:1.A new routing algorithm for WSN based on honeybee scout-recruit system called BeeWS was developed.2.A new clustering algorithm was developed for large-scale WSN?s.3.In order to model and simulate developed protocols, scalable, easy-to-use and deploy, capable of automated topology generation simulation tool called DEVS-Sensor was developed.