Eşit mesafeli çok sekmeli kablosuz algılayıcı ağlarda düğüm sayısı optimizasyonu ve uygulaması

Abstract

Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA'lar) günümüzde askeri uygulamalardan, sağlık uygulamalarına, çevresel gözlem uygulamalarından su altı uygulamalarına, endüstriyel uygulamalardan habitat izleme uygulamalarına kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Kablosuz algılayıcı ağların düşük maliyette olması, erişimin zor olduğu bölgelere rahatlıkla yerleştirilebilmesi, bakıma ihtiyaç duymadan uzun süre çalışabilmesi, az yer kaplaması, kablolamaya ihtiyaç duymaması gibi avantajlarından dolayı kullanım alanları ve popülerliği her geçen gün artmaktadır. KAA'ların kullanımı hızla artarken sistemlerin yaşam sürelerini arttırmak için birçok çalışma yapılmaktadır. Erişiminin zor ve maliyetli olduğu KAA uygulamalarında pillerin değişimi veya şarj edilmesi çoğu zaman olası değildir. Bu sebeple düğümlerin ve dolayısıyla sistemin mümkün olan en fazla süre hayatta kalması hedeflenmektedir. KAA'larda güç tüketim değerleri kaynak ile hedef arasındaki mesafe, düğümler arasındaki mesafe, veri gönderim ve alım yoğunluğu, düğüm yerleşim şekilleri, iletişimdeki sekme yapısı gibi parametrelere bağlı olduğundan çalışmalar alt dallara ayrılarak ilerlemektedir. Bu tezde eşit mesafeli yerleştirilmiş düğümlerden oluşan çok-sekmeli Lineer KAA sisteminin minimum güç tüketiminde kullanılması gereken düğüm ve sekme sayısını veren matematiksel model ve uygulama programı geliştirilmiştir. Uygulama programı iki mesafe arasındaki minimum güç tüketimi için gereken sekme sayısını, düğüm sayısını ve güç tüketim değerini vermektedir. Uygulama programı aynı zamanda ihtiyaç duyulan minimum düğüm sayısını ve bu düğüm sayısındaki güç tüketim değerini de çıktı olarak vermektedir. Uygulama programının yanında optimum sekme sayısının hesaplanması için matematiksel yöntem de geliştirilmiştir.

Nowadays, Wireless Sensor Networks (WSNs) have been used in many areas from military applications, to environmental monitoring from industrial applications to habitat monitoring applications. The use and popularity of wireless sensor networks have been growing day by day thanks to the advantages of the low cost installing sensors in places where are difficult to reach, long time operation without maintenance, occupying very little space, no need for cabling. While the use of wireless sensor networks is rapidly increasing, many studies have been conducted to increase the life span of the systems. Replacement or recharging of batteries is often not feasible in WSN applications where it is either difficult or not cost effective to access. For this reason, it is aimed that the nodes and thus the system survive as long as possible. In WSNs, the studies are divided into sub-branches because power consumption values depend on some parameters such as distance between source and destination, the distance between nodes, data sending and receiving density, node deployment schemes layout, hop structure in communication. In this thesis, a mathematical model and application program which give the number of nodes and hops to be used for minimum power consumption in a multi-hop linear WSN system consisting of equally spaced nodes were developed. The application program gives the required number of hops, number of nodes and power consumption value for minimum power consumption over a given distance. The application program also gives the minimum required number of nodes and the power consumption value for the minimum required number of nodes as output. In addition to the application program, a mathematical method was developed to calculate the optimal number of hops.