Simulation and improvements for cooperative MEC (COMAC) protocol

Abstract

İşbirlikli haberleşme, kablosuz algılayıcı ağlarda güvenilir, yüksek veri hızlı haberleşmeye ulaşmak için kullanılan ve algılayıcı düğümlerin enerji harcamasını düşüren ve algılayıcı ağın yaşam süresini artıran bir teknik olarak önerilmektedir. İşbirliğinin faydaları, uygun ortam erişim kontrol (MAC) protokolü dizaynı ile elde edilebilir. Bu tezde, çok sayıda rölenin dağınık bir yapıda işbirliğini sağlayan bir işbirlikçi MAC protokolü önerilmektedir. Protokolün enerji verimliliğinin önemli derecede işbirlikçi seçimi ve güç atamasına bağlı olduğu gösterilmiştir. İlk olarak, işbirlikçi düğümlerin erişimini koordine eden rastgele ve akıllı zamanlayıcı mekanizmaları önermekteyiz. Ardından, işbirlikçi seçimi süresinde görülen çekişme kanalını dikkate alarak bir çakışma çözümlemesi mekanizması önermekteyiz. İşbirlikçi iletimde kod bölmeli ve zaman bölmeli yaklaşımları da incelemekte ve bu iki alternatifin performanslarını kıyaslamaktayız. İşbirlikçi sistemlerin en büyük enerji kaybı kaynaklarının boşta dinleme ve istem dışı dinleme olduğunu dikkate alarak, işbirlikçi MAC protokolünü uyuma özelliği ile geliştirmekteyiz. Bu çalışmada, işbirlikçi MAC protokolünü, tüm önerilen geliştirmelerle birlikte, enerji verimliliği, verim, ortalama gecikme ve MAC paket ek yükü açısından değerlendirmekte ve performans iyileşmelerini göstermekteyiz.

Cooperative communication has been recently proposed for wireless sensor networksfor achieving reliable, high data rate communication, eventually decreasing energyconsumption at the nodes and extending the lifetime of the sensor network. Thebenefits of cooperation can be obtained by appropriate design of the medium accesscontrol (MAC) protocol. In this thesis, we present a cooperative MAC protocolthat enables cooperation of multiple relays in a distributed fashion. It is shown thatenergy effciency of the protocol signicantly depends on cooperator selection andpower assignment. We propose random and intelligent timer models for coordinatingaccess of the cooperating nodes. Next, we consider the contention channel observedduring the cooperator selection period and we propose a collision resolution mechanism.We consider two alternatives for cooperative transmissions, and compare theperformances of code division based and time division based approaches. The cooperativeMAC protocol is further improved by introducing sleep feature for the relaynodes, since the major sources of wasted energy for the cooperative system are idlelistening and overhearing. We evaluate the cooperative MAC protocol with all theproposed enhancements in terms of energy eciency, throughput, average delay andMAC overhead cost and demonstrate the performance improvements.