Kablosuz Mesh ağlar ve kablosuz Mesh ağ uygulamaları

Abstract

Günümüzde internet günlük hayatımızın bir parçası haline gelmiştir. Bankacılık işlemlerinden, çevrimiçi eğlenceye kadar birçok alanda giderek büyüyen bir kullanıcı kitlesine sahiptir. Gelecekte internet erişimi hücresel telefonlarda sıklıkla kullandığımız servisler gibi kablosuz olursa, bu durum kullanıcılar açısından oldukça verimli olacaktır. Fakat bunu sağlayabilmek için yeni bir ağ tasarlanması ya da mevcut bir ağın geliştirilmesi aynı zamanda altyapıda birçok değişiklik yapılmasını da beraberinde gerektirmektedir. Mesh ağ yapısı bu noktada devreye girmekte ve yeni bir altyapı için daha az ihtiyaçla daha gelişmiş bir internet erişimi vaat etmektedir. Mesh ağların en büyük avantajı altyapı olmaksızın çalışabilmeleridir. Mesh ağlar, 4G dediğimiz gelecek nesil ağlar içerisinde bu özellikleriyle yenilenmiş bir teknoloji olmaktan çok, ek bir erişim teknolojisi olarak yerini alacaktır. Kablosuz mesh ağlarının düşük maliyet, kolay ağ bakımı, sağlamlık, güvenilir servis alanı gibi birçok avantajı vardır. Bu da birçok şirketin bu teknolojinin potansiyelinin farkına varmasına ve kablosuz mesh ağ ürünlerini piyasaya sürmeye başlamasına neden olmuştur. Bu avantajlara ve özelliklere rağmen kablosuz mesh ağlarının araştırılmaya ve geliştirilmeye ihtiyacı vardır. Mevcut protokollerin yeniden yapılandırılması ya da genişletilmesi gerekmektedir. Optimal bir yönlendirme ve kanal tahsis algoritmasının tasarımı bu noktada bir zorunluluk halini almaktadır. Birçok algoritma kablolu ve kablosuz ağlardan kablosuz mesh ağlar için uyarlanmışsa da, bireysel karakteristiklerinden tam olarak faydalanılamamaktadır.Bu kavramlara uygun olarak son yıllarda özellikle çoklu kanal, çoklu radyo kablosuz mesh ağlar ve bu ağlarda kanal tahsisi ile yönlendirme konuları üzerine birçok çalışma yapılmaya başlanmıştır. Çok kanallı yapının getirmiş olduğu daha fazla veri kapasitesi olanağı ile kablosuz mesh ağlar giderek daha popüler bir teknoloji olmaya başlamıştır. Bu tez çalışmasında genel olarak kablosuz mesh ağlar, kullanılan yönlendirme algoritmaları incelenmiş, çok kanllı yapının ortaya koyduğu avantajlar ve kanal atama sırasında kullanılan algoritmalar açıklanmıştır. Yönlü antenlerin kullanımı esasına dayalı çok kanallı bir yapıyı destekleyen DMesh mimarisi üzerinde odaklanılarak, kanal atama prosedürü incelenmiş ve önerilen yeni yöntem bu protokole dayanarak tasarlanmıştır.Bu tez çalışmasının ilk bölümünde kablosuz mesh ağların genel mimarisi, avantajları ve dezavantajları üzerinde durulmuştur.Çalışmanın ikinci bölümünde literatürde kullanılan yönlendirme metrikleri ve algoritmalarından bahsedilmiştir.Tez çalışmasının üçüncü bölümünde ise çoklu kanal çoklu radyo yapısına sahip kablosuz mesh ağlar, bu ağlarda kullanılan kanal atama şemalarından bahsedilmiştir. Özellikle DMesh mimarisi üzerinde durulmuştur.Çalışmanın dördüncü bölümünde DMesh mimarisinde kullanılan C-DCA kanal atama protokolünün iyileştirilebilmesi için ortaya konulan iDMesh mimarisinden bahsedilmiş, yeni yöntemde izlenecek olan kanal atama prosedürü açıklanmıştır.Tez çalışmasının beşinci bölümünde bu iki mimariyi ağ performansları açısından değerlendirebilmek için simülasyon ortamında değişen metriklere göre ölçümler yapılmıştır.Tez çalışmasının son bölümünde ise yapılan ölçümler ışığında çalışmayla ilgili sonuç değerlendirmelerine yer verilmiştir.Anahtar kelimeler: Kablosuz mesh ağlar, yönlendirme, kanal atama.

Today, internet becomes a part of our daily life. It has a growing user and usage population from banking applications to online media fun fields. In the future, if internet access become wireless likes our phone services, it will be a practical and efficient situation for users. But this situation needs some new necesaarities like designing a new network or developing a current network with the changes in the infrastructure. While trying to find a solution to these problems, mesh networks step in here and they commit a more developed internet with less necessarities for a new infrastructure.The most important advantage of mesh networks is their capabiliy for working without a infrastructure. Mesh network will become an additional access technology instead of being a renewed technology in the next generation networks which are called 4G.Wireless mesh networks have many advantages like small cost, easy maintenance, robustness, secure service. So, this causes various firms realize this technology potential and started to produce and release new wireless network productions. In spite of these advantages and properties, wireless mesh networks need to be researched and developed. It is necessary to configure curent protocols again or to expand them. The design of an optimal routing and channel assignment algorithm becomes an obligatory at this point. Although many algorithms were adopted for wired and wireless networks like wireless mesh networks, they do not give efficiency because of their individual characters.Appropriate to these concepts, in recent years, there are many studies done about mesh networks especially multichannel multiradio wireless mesh networks and routing and channel assignment in these networks. Wireless mesh networks become a more popular technology day by day because of the higher data capacity possibility that multi channel structure presents. In this thesis study, wireless mesh networks and routing algorithms are investigated; the advantages of multichannel structure and algorithms that are used during the channel assignment are explained. By focusing the DMesh architecture that supports directional antenna-based multi-channel structure, channel assignment procedure is analysed and the proposed new method is designed based on this protocol.In the first section of this thesis study, it is emphasised on general architecture advantages and disadvantages of wireless mesh networks.In the second section, it is mentioned about routing metrics and algorithms in the literature. In the third section of thesis, wireless mesh networks with multichannel multiradio and the channel assignment in these networks are explained. Especially, DMesh architecture is analysed in the details.In the fourth section, it is mentioned about iDMesh architecture wich s produced for improving and enchancing the C-DCA channel assignment protocol used in DMesh architecture.In the fifth section of thesis study, some measurements according to the changable metrics are done in simulation environment for evaluating both if these architectures according to network performances.In the last section of the thesis study, the results and conclusions about the study that are done in the consideration of the measurements are presented.Keywords: Wireless mesh networks, routing, channel assignment