Yazılım Tanımlı Ağ Yaklaşımının Kablosuz Algılayıcı Eyleyici Ağlara Uygulanması

Abstract

Özet Günümüz Kablosuz Algılayıcı Eyleyici Ağ (KAEA) mimarilerinin en büyük sorunlarından biri haberleşme için kullandıkları fiziksel ortam ve sahip oldukları sınırlı kaynaklar nedeniyle ağ tasarım ve yönetiminin oldukça karmaşık ve uygulamaya bağımlı olmasıdır. Yazılım Tanımlı Ağ (YTA) yaklaşımının en önemli üstünlüklerinden biri de fiziksel ağ yapısını uygulamalardan soyutlayarak daha esnek tasarımlara imkan verebilmesidir. Bu proje ile, YTA yaklaşımını kullanan bir KAEA mimarisi önerilmektedir. Söz konusu mimari içerisinde üç temel bileşen bulunmaktadır. Bunlardan ilki denetim düzleminde çalışan, ağ zekasını içeren ve ağın yönetiminden sorumlu olan YTA denetleyici düğümdür. YTA denetleyici içerisindeki en önemli modül, esnek ve enerji etkin bir ağ yapısı elde etmek için geliştirilen, bulanık mantık tabanlı Dijkstra’s algoritmasını kullanan yönlendirme algoritmasıdır. Geliştirilen mimarinin diğer bileşeni, veri düzleminde yer alan ve denetim düzlemi işlevleri bulunmayan, basit işlevlere sahip Algılayıcı Düğüm (AD)’lerdir. Bu AD’lerin bir kısmı yönlendirici, bir kısmı ise uç düğüm olarak çalışmaktadır. Sonuncu bileşen ise, ağ zekasına sahip YTA denetleyici ile veri düzleminde yer alan düğümler arasındaki mesajlaşmadan sorumlu haberleşme arayüzüdür. Proje kapsamında geliştirilen sistemin gerçekçi olarak modellenebilmesi ve karşılaştırmalı başarım değerlendirmesinin yapılabilmesi için Riverbed Modeler benzetim yazılımı kullanılmıştır. Proje çalışmasında, YTA destekli KAEA yapısı fiziksel olarak da gerçeklenmiş ve bu yapıyı kullanan bir test düzeceği geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, KAEA yapılarında karşılaşılan ağ esneklik probleminin çözümü için en güçlü adayın YTA yaklaşımı olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Kablosuz Algılayıcı Ağ, Yazılım Tanımlı Ağ, Yönlendirme Algoritması, WSANFlow

Abstract One of the major problems in traditional Wireless Sensor And Actuator Network (WSAN) structures is that they require application specific and complex network design and management operations. Software-Defined Network (SDN) is able to abstract the physical network structure from applications so that more flexible design options can be employed. In this project an SDN supported WSAN architecture is proposed. It consists of three main components. First one is SDN Controller in control plane which includes network intelligence and is responsible for network management. To build a flexible and energy-efficient network structure, a new routing decision approach that utilizes a fuzzy-based Dijkstra’s algorithm has been developed and integrated into the SDN Controller. The other component of the proposed architecture is Sensor Node (SN) that has no control functions and placed in data plane. Some of these SNs are routers and the others are end devices. The last component is communication interface between SDN Controller and devices in data plane, which is in charge of messaging operations related to network configuration and management. The proposed system has been modeled and simulated using Riverbed Modeler simulation software in order to get more realistic and comparative performance results. The SDNenabled WSAN architecture has also been implemented, physically, and a testbed has been developed through the study. According to the results obtained, SDN approach seems to be the strongest candidate among the deployment options for solving the network flexibility problem of WSAN structures. Keywords: WSN, SDN, Routing Discovery, WSANFlow