Dinamik ortamlarda özdeş olmayan kablosuz algılayıcı ağları için haberleşme protokolü tasarımı

Abstract

Günümüzde haberleşme ve batarya teknolojilerinin gelişmesi, donanımsal tasarımların boyutlarının küçülmesi kablosuz algılayıcı ağlarının uygulama alanlarının artmasına neden olmuştur. Bu teknoloji günlük yaşantımızda, düşük güç ihtiyacı, hızlı dağıtım ve kendini çabuk organize etme özellikleri nedeniyle, askeri, sağlık, tarım, enerji, akıllı otomasyon sistemleri, ekosistem izleme gibi pek çok alanda kullanılmaktadır. Kablolu algılayıcı ağları ve ad-hoc ağların uygulama ve bakım maliyetlerinin yüksek ve genişleyen yapı entegrasyonunun zor olması gibi sebeblerinden dolayı, bunların yerine günümüzde kablosuz algılayıcı ağları ciddi avantajları nedeniyle tercih edilmektedir. Ancak kablosuz algılayıcı ağlarının da tasarım ve haberleşme protokolleri bakımından zayıf olduğu noktalar vardır. Algılayıcıların boyutlarının küçük olmaları, üzerlerinde kablosuz haberleşme için tasarlanan antenin mesafesi ve enerji ihtiyaçları kablosuz algılayıcı ağlarında araştırma konusu olmuştur. Geleneksel kablosuz algılayıcı ağlarında genellikle özdeş algılayıcılar ve aynı tip algılayıcılar için çeşitli haberleşme ve enerji optimizasyon algoritmaları kullanılmaktadır. Günümüzde mobil algılayıcılardan oluşan dinamik kablosuz algılayıcı ağları vardır. Ancak dinamik yapıya farklı iletim mesafesine sahip başka bir algılayıcı eklenmek istendiğinde geleneksel haberleşme algoritmaları yetersiz kalmaktadır. Bu temel sebeplerle de hem dinamik olan, hem de özdeş olmayan sistemlerde uygulanabilecek bir haberleşme algoritması ihtiyacı doğmaktadır. Bu araştırmada aynı sınıfta ancak farklı iletim mesafesindeki algılayıcılar (örneğin sıcaklık algılayıcı) ile oluşturulmuş kablosuz algılayıcı ağ yapılarında farklı tip algılayıcı olma durumu ve yeni algılayıcı eklendiğinde haberleşmeleşmelerinin nasıl olabileceği üzerine yeni bir haberleşme protokolü tasarlanmıştır. Tasarlanan sistemde algılayıcı düğümlerinin dinamik yani hareketli olma durumu da göz önüne alınıp, algoritmanın dinamik kablosuz algılayıcı ağları üzerinde de kullanılabileceği ve avantajları gösterilmiştir.

Today, the development of high-speed wireless communication and battery technologies, the reduction of computer dimensions and the advancement of sensor technology has led to an increase in the application areas in the field of wireless sensor networks. Wireless sensor networks are used to monitor physical and environmental conditions such as humidity, temperature, acceleration, vibration, pressure, motion, pollution and location according to the type of sensor used. This technology is used in many fields such as military, health, agriculture, energy, intelligent automation systems, ecosystem monitoring in our daily life due to its low power requirement, rapid distribution and self-organizing capabilities. Wireless sensor networks are preferred in different fields today due to the high cost of application and maintenance of wired sensor networks and ad-hoc networks which have the challenge of integrating an expanding structure. However, wireless sensor networks are also weak in design and communication protocols. The small size of the sensor structures, the distance of the antenna designed for wireless communication and the energy requirements have been the subject of research in wireless sensor networks. Conventional wireless sensor networks often use a variety of communication and energy optimization algorithms for identical sensors and the same type of sensors. As the sensor technology and the used transmission distance of antennas evolve, also conventional wireless sensor networks are improved. Today, there are dynamic wireless sensor networks consisting of mobile sensors. However, when another sensor with different transmission distance is used in the dynamic structure, traditional communication algorithms are inadequate. For these basic reasons, there is a need for a communication algorithm that can be integrated into both dynamic and non-identical systems.In this research, a new communication protocol has been designed on non-identical sensors which have different transmission distance in wireless sensor network structures and how they can communicate when a new sensor is added. Considering the dynamic (mobile) state of the sensor nodes in the designed system, it is showed that the algorithm can also be used on dynamic wireless sensor networks.