Performance analysis of localization and network connectivity in underwater sensor networks

Abstract

Sualtı kablosuz iletişim sistemleri, sivil ve askeri gözetim ve okyanusların araştırılması alanında geniş bir uygulama alanına sahiptir .Suyun altında ve üstünde bulunan sensör düğümlerinden oluşan sensör ağları, sudaki verileri iletmek için ultra-ve kızılötesi haberleşmeyi kullanır. Bu tez, su altındaki akustik iletişimle ilgili problemlere genel bir bakış yapmakta ve problemlere uygun çözümler sunmaktadır. Ayrıca, mevcut modülasyon yöntemleri ve mevcut uygulamalar genel olarak incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, sualtıakustik algılayıcı ağında düğüm dağıtımının temel problemi araştırılmıştır. Üç boyutlu su altı akustik sensör ağında rasgele, düzenli ve küp dağıtım yöntemleri tartışılmıştır. Ayrıca bu yöntemlerin; lokalizasyon oranı, yerelleştirme hatası, komşu çapa düğümlerinin ortalama sayısı ve ağ bağlantısı bakımından performansları karşılaştırılmıştır. Çalışmada yerelleştirme oranı 89.2473 olarak elde edilmiş,bu yerelleştirme için yerelleştirme hatası 24.6079 değerine ulaşılmıştır. Ortalama komşu ve ağ bağlantısında sırasıyla 5 ve 141.29 değerleri elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında MATLAB 2014a versiyonu kullanılmıştır.Anahtar Kelimeler: Kablosuz Algılayıcı Ağı, Su Altı Kablosuz Iletişim, Yerelleştirme.

Underwater wireless communication opens up a wide field of application in the field of civilian and military surveillance and exploration of the oceans. Sensor networks, consisting of sensor nodes exposed under and above water, use ultra- and infrared for communication in order to transmit data in the water. This thesis gives an overview of the problems associated with the acoustic communication under water and presents appropriate solutions. It also examines the current modulation methods and provides an overview of current applications. In this thesis, fundamental problem of node deployment in underwater acoustic sensor network is investigated. The random, regular and cube deployment discussed in three dimensional underwater acoustic sensor network. Also these methods are compared with their performances in detail in terms of localization ratio, localization error, average number of neighboring anchor nodes, and network connectivity. For Localization ratio we got the 89.2473, for Localization error the 24.6079 is reached. Also for Average neighborhood and Network connectivity we got 5 and 141.29 respectively. In this thesis we used the MATLAB 2014a version.Keywords: Wireless Sensor Network, Underwater Wireless Communication, Localization.