Seamless interconnection of WSN and IP networks

Abstract

Bu tezde, uçtan uca güvenilir bağlanma sorunu ele alınarak çoklu ve aynı zamanlı internet varlıkları ile duyarga ağ düğümleri arasında kurulacak bir karşılıklı bağlantı modeli önerilmiştir. Önerilen modelin ortaya çıkarılması için, birinci olarak, şimdiye kadar ortaya atılmış karşılıklı bağlantı modelleri incelenmiş ve onların avantajları ve dezavantajları ortaya çıkarılmıştır, ikinci olarak ise, avantajları birleştirilmesi suretiyle model ortaya konulmuştur. İnternet varlıkları tarafından dünyanın herhangi bir noktasında fiziksel veriye ulaşılabilmesi için KDAdan veri alımı mekanizmasına sahip olan üç aşamalı servis modelini destekleyen yeni bir web sunucu prototipi geliştirilmiştir. Önerilen modelde, bir ağ geçidi birlikte işlerlikle ilgili işlemleri uygulamaktadır. Bu ağ geçidi güvenilir TCP/IP bağlantılarının sağlanmasından sorumlu olduğu için, kaynak kısıtlı duyarga ağ düğümlerinde TCP/IP katmansal modeline ihtiyaç olmamaktadır. Ağların birbiriyle karşılıklı olarak bağlanması gereken operasyonlar için duyarga ağ düğümlerinde kaynakları fazla tüketmeyen bir katman kullanılmaktadır. Önerilen modeli güçlü ve diğerlerine göre yeni kılan tarafı, bu katmanın duyarga ağ düğümlerini uç uca bağlantıların sağlanması için gerekli olan fazla bellek kullanımından kurtarmasıdır. Önerilen modelin limitlerinin görülebilmesi için, ilk olarak, sistemin istem ve cevap mekanizmasının adımları incelenmiş ve bir kuyruk sistemi formülize edilmiştir. Böylece, kuyruk sisteminin trafik tanımı ortaya konulmuştur. Modelin gerçeklenmesi amacıyla, bir dizi simülasyon ve gerçek testler yapılmıştır. Önerilen model, WiFi paket kayıp oranı 0.2nin altında iken 80 tane eş zamanlı olarak çalışan internet istemcisine kadar düzgün çalışmaktadır.

In this thesis, an interconnection approach, named as WiSEGATE (Wireless Sensor Gateway), with addressing the end-to-end reliable interconnection problem between multiple internet entities and sensor nodes is proposed. For the derivation of proposed approach, firstly, we analyze the recent interconnection approaches and highlight their advantages and disadvantages, secondly, we combine their advantages . A prototype of a new web server which supports three tier service scheme with a data acquisition mechanism of WSN to access the physical data in a particular location by remote entities is developed. In the proposed model, an interconnection gateway handles operations required for the interoperability. Since, this gateway maintains reliable TCP/IP connections of the interconnected entities, the resource constrained sensor nodes do not require a TCP/IP stack for handling end-to-end connections. A lightweight service layer is implemented on a sensor node for operations required by the interconnection. The strength and novelty of the proposed model lies in the fact that this lightweight service layer relieves extra memory usage for end-to-end connection management. For determining the limits of the proposed model, firstly, we examined steps for request/response mechanism and formulize the queuing system. By doing this, we derived a definition of the request traffic. As a proof of concept, we have performed comprehensive tests in simulation and real environments. WiSEGATE can achieve reasonable response times up to 80 simultaneous connections from remote entities to WSN when WiFi PER is less than 0.2.