Kablosuz algılayıcı ağların analitik modellenmesi

Abstract

Günümüzde kablosuz iletişim teknolojilerinin gelişmesiyle Kablosuz Algılayıcı Ağların (KAA'ların) kullanımı giderek artmaktadır. Bu tez çalışmasında, KAA'ların tümleşik değerlendirilmesini sağlayan değişik ölçütlerin analitik olarak elde edilmesi ve oluşturulan analitik modelin örnek bir uygulamada kullanımı hedeflenmektedir. Literatürde sunulan çalışmalarda bir KAA'yı tüm yönleriyle (ortama erişim kontrol, yönlendirme, güvenlik, enerji vb.) değerlendirebilen tümleşik bir çözümün bulunmaması ve buna duyulan ihtiyaç, sunulan tez çalışmalarının en önemli başlangıç sebebini oluşturmaktadır.KAA kullanım alanlarının günden güne genişlemesi, gerçekleştirilecek uygulamaların test edilmesini, yeterliliklerinin değerlendirilmesini ve gerekli düzeltmelerin/iyileştirmelerin yapılmasını zorunlu hale getirmektedir. Bu amaçla kullanılabilecek yöntemlerden olan analitik sistem modellemesi, başarım değerlendirmesinde diğer yöntemlere (benzetim ve ilk örnek gibi) kıyasla, yalnız kullanıldığında daha düşük maliyetli olması veya bir diğer yöntemle birlikte kullanımında sonuçların doğrulanması açılarından önem arz etmektedir.Tez çalışmasında ayrıca, geliştirilen tümleşik KAA analitik modeli ile değerlendirilen ve sağlık hizmetleri alanında kullanılan örnek bir uygulama sunulmaktadır. Gerçekleştirilen senaryoda hastalar üzerinde bulunan düğümlerden farklı verileri toplayan ve hiyerarşik olarak merkezi düğüme yönlendiren bir ağ mimarisi bulunmaktadır. Oluşturulan analitik modellerle düğüm sayısı, OEK (Ortam Erişim Kontrol) ve yönlendirmenin etkileri dahil edilerek, iş çıkarma, uçtan-uca gecikme ve haberleşme kanalının kullanım oranı ifade edilmekte ve hesaplanmaktadır. Çalışma, düğümlerin beklemede, ortama erişimde ve paket iletiminde harcadıkları enerji dikkate alınarak, uç ve koordinatör düğümler için tüketilen ve kalan enerji değerlerini de modellemektedir. Elde edilen sonuçlar, bir KAA'nın bütün olarak da değerlendirilebileceğini göstererek, çalışmaya, araştırmacılar ve uygulama geliştiriciler için referans olma niteliği kazandırmaktadır.

Nowadays, the use of the Wireless Sensor Networks (WSNs) has increased with the ever-increasing developments in wireless communication technologies. This study aims at analytically obtaining various performance metrics providing an integrated evaluation of WSN applications. The analytical model built has been also employed in a case study. Since there is not any work to enable researchers to evaluate all key aspects of a WSN together in literature, and the need for such a study makes of our primary motivation.The increasing usage of WSNs requires easy testing, evaluation and making necessary improvements for applications that will be realized. As one of the methods that can be used for this purpose, analytical system modeling is of great importance for performance evaluation.In this thesis study, the analytical WSN model produced has been applied to a case study. The scenario used has a network architecture, gathering various health data from sensor nodes attached to patients and routing data to the base station hierarchically. End to end delay, throughput and channel utilization ratio have been expressed and calculated using the analytical models by taking into account the impacts of number of nodes, MAC and routing. The energy consumption and remaining node energy have been modelled by considering the consumed energy during stand by, channel access and transmission of packets. The results obtained offer a reference work to the researchers and application developers by showing that WSNs can be evaluated as a whole.