Kablosuz algılayıcı ağlarda kullanılan MAC protokollerinin karşılaştırmalı başarım analizi

Abstract

Son zamanlarda iletişim teknolojilerinde yaşanan hızlı gelişmelerle beraber, kablosuz algılayıcı ağların kullanım alanları da hızla artmaktadır. Askeri, sağlık, çevresel, ticari v.b. gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.Kablosuz algılayıcı ağların tasarımında en önemli sınırlamalardan biri de enerji tüketimidir. Algılayıcı düğümlerin enerji tüketimi, kablosuz algılayıcı ağın yaşam zamanını etkilemektedir. Bu nedenle algılayıcı düğümlerin enerjilerini verimli kullanmaları kablosuz algılayıcı ağlar için büyük önem taşımaktadır. Enerji tüketimini verimli hale getirmek için akademik ve endüstriyel alanda çok sayıda çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmalar genellikle yönlendirme ve MAC protokolleri üzerine yoğunlaşmış durumdadır.Kablosuz algılayıcı ağlar için önerilen MAC protokolleri merkezi ve çekişme tabanlı olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Merkezi tabanlı olarak önerilen MAC protokollerinde TDMA yönteminin özellikleri kullanılırken, çekişme tabanlı olarak önerilen MAC protokolleri çoğunlukla CSMA/CA yöntemini temel almaktadır.Tez çalışmasında, kablosuz algılayıcı ağlarda önerilen MAC protokollerinin alt yapısını oluşturan TDMA ve CSMA/CA protokolleri detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Ayrıca OPNET Modeler yazılımı yardımıyla TDMA yöntemini kullanan EDSMAC protokolü ile çekişme tabanlı enerji duyarlı DCF MAC protokolü modellenerek karşılaştırmalı başarım değerlendirmeleri sunulmuştur.EDSMAC protokolünün, enerji duyarlı uygulamalarda, enerji duyarlı DCF protokolüne göre yaklaşık olarak 20 ila 85 kat daha az oralama uçtan-uca gecikme verdiği gözlenmiştir. Gecikme duyarlı uygulamalarda ise, enerji duyarlı DCF protokolü EDSMAC protokolüne göre yaklaşık olarak 4 ila 27 kat daha az ortalama uçtan-uca gecikme verdiği gözlenmiştir. EDSMAC protokolü kullanan enerji duyarlı uygulamalar, gecikme duyarlı uygulamalara göre yaklaşık olarak 1,3 ila 1,8 kat daha az enerji tüketmektedirler. Ayrıca gecikme duyarlı uygulamalarda enerji duyarlı DCF ve EDSMAC protokolü enerji tüketim konusunda yaklaşık olarak aynı sonuçları verirken, enerji duyarlı uygulamalarda enerji duyarlı DCF protokolünün EDSMAC protokolüne göre yaklaşık 1,1 ila 1,4 kat daha az enerji tükettiği gözlenmiştir.

In recent years, along with the rapid progresses in communication technologies, the usage area of Wireless Sensor Networks (WSN) has also increased. Their potential applications include military, medical, environmental, commercial, and etc. systems.One of the main restrictions on the design of WSN is energy consumption. Since the energy consumption ratio of a sensing node affects the life time of WSN, the usage of energy resources efficiently by the sensor nodes has quite important for the WSN, and in this context, many studies are going on in academic and industrial areas. These enduring studies have generally focused on routing and MAC protocols.The MAC protocols proposed for WSN are divided into two categories as centralized and contention based. While the centralized MAC protocols based on TDMA, the contention based ones generally employ the CSMA/CA protocol.In this study, TDMA and CSMA/CA protocols which are the underlying techniques for proposed WSN MACs are examined in detail. Furthermore, with the OPNET modeler software, TDMA based EDSMAC protocol and contention based DCF protocol have been modeled and their comparative performance evaluation have also been presented.