A novel sea communication topology and IP routing algorithm by using LTE and WMN in NS3

Abstract

Bu tez, kıyıdaki karasal bir noktadan gelen gemi ve diger deniz gemilerini içeren deniz haberlesme sistemi için yeni bir heterojen ag topolojisi ve bir IP yönlendirme algoritması sunmaktadır. Önerilen topoloji LTE sistemlerinin ve Wi-Fi aglarının bir araya toplanmasını içerir. Agdaki her küme / gemi bir LTE sistemi ile saglanır ve sebekede benzer çoklu küme olabilir. Münferit kümeler arasındaki baglantılar LTE vasıtasıyla gerçeklesir ve her küme içinde örgü agı kullanılır. Gemideki her son kullanıcı, gemideki ilgili erisim noktalarından gelen agı vasıtasıyla sunucu uygulamasına erisir. Önerilen yönlendirme algoritması, en iyi SINR yolu ve minimum zaman gecikmesi kombinasyonunadayalı olarak tasarlanmıstır. Bu, otomatik olarak en iyi modülasyon semasının seçilmesine ve dolayısıyla en iyi veri hızına neden olur. Algoritma dogrudan SINR'den türetilen yeni bir parametre kullanmaktadır. Algoritma ile birlikte topoloji, 2 ara baglantı kümesiyle maksimum kapsama mesafesi 180 km ve minimum veri hızı 0.6 Mbps civarında bir baglantı saglar. Daha fazla arabaglantı kümesinin bulunması kapsama mesafesini, veri hızını ve güvenilirligini büyük ölçüde gelistirir. Açık kaynaklı ag aracı NS-3, topoloji tasarımı, algoritma uygulaması ve simülasyonlar için kullanılır. Uygulandıgında önerilen topoloji ve algoritma, gelismis güvenilirlik ve daha yüksek veri hızı ile uzun mesafe deniz iletisimi saglamak için kullanılabilir.

This thesis presents a new heterogeneous network topology and an IP routing algorithm for marine communication system involving ships and other marine vessels from a terrestrial point on the shore. The proposed topology involves a collection of LTE systems and Wi-Fi mesh networks. Every cluster/ship in the network is provided with a LTE system and there could be similar multiple clusters in the network. Connections between individual clusters happen through LTE and within each cluster mesh networking is employed. Every end-user in the ship accesses the server application by means of mesh networking from respective access points in the ship. The proposed routing algorithm is designed based on the best SINR path and minimum time delay combination. This automatically results in the selection of best modulation scheme and hence the best data rate. The algorithm employs a new parameter that is derived directly from SINR. The topology along with the algorithm provides a connection with a maximum coverage distance of 180 km and minimum data rate around 0.6 Mbps with 2 interconnection clusters. Presence of more interconnection clusters makes the coverage distance, data rate, and reliability greatly improved. Open source network tool NS-3 is used for thetopology design, algorithm implementation, and simulations. Proposed topology and algorithm when implemented can be used to provide a long distance sea communication with improved reliability and higher data rate.