QoS-aware MAC protocol design for wireless multimedia sensor networks

Abstract

Algılayıcıların kullanıldığı uygulamaların artan gereksinimleriyle birlikte; Telsiz Algılayıcı Ağların (TAA) bir altkümesi olan Telsiz Çoklu Ortam Algılayıcı Ağlar (TÇAA) ortaya çıkmıştır. TÇAA genellikle Servis Kalitesi (SK)-kısıtlı veri taşırlar ve bu veriyi kaynakların bir hayli kıt olduğu TÇAA larda taşımak için SK sağlamak kaçınılmaz bir hal almaktadır.İlk olarak algılayıcı ağlarda SK sağlanmasıyla ilgili geniş bir inceleme yapılmıştır. SK bakış açıları ve parametreleri ile birlikte karşılaşılması muhtemel sorunlar açıklanmıştır. Ardından mevcut SK-bilinçli Ortama Erişim Protokolleri (MAC) incelenip, SK-bilinçli MAC protokol tasarımında verilmesi gereken kararlar fayda ve zararlarıyla anlatılmıştır. Bununla birlikte, iyi tasarlanmış bir SK-bilinçli MAC protokolün hangi özelliklere sahip olması gerektiği de değerlendirilmiştir.Bu tezde, TÇAA için Diff-MAC isminde yeni bir SK-bilinçli ve karma öncelik tabanlı MAC protokol önerilmektedir. Diff-MAC adaletli ve hızlı bir şekilde veri taşırken, kanal kullanımını da arttırmayı hedeflemektedir. Gerçek hayatta uygulanabilirliği olan örnek bir senaryo çatılmış ve tüm benzetimler bu senaryoya sadık kalınarak yapılmıştır. Başarım testleri sonuçları, Diff-MAC in varolan MAC protokollerinden daha başarılı olduğunu göstermiştir.

Growing necessities of the sensory applications has emerged a new subset of Wireless Sensor Networks called Wireless Multimedia Sensor Networks which commonly carry Quality of Service (QoS)-constrained heterogeneous traffic. In order to deliver this heterogeneous traffic in highly resource constrained sensor networks and satisfy their QoS requirements properly, QoS-provisioning becomes unavoidable.As a result of an extensive survey about QoS-provisioning in sensor networks, QoS perspectives and parameters are investigated and challenging issues are pointed out. Existing MAC protocols are surveyed and followed by QoS-aware MAC protocol design tradeoffs with their advantages and disadvantages. Moreover, Properties of a well-designed QoS-aware MAC protocol are defined.In this thesis, we propose Diff-MAC; a novel QoS-aware and hybrid priority-based MAC protocol for Wireless Multimedia Sensor Networks. Diff-MAC aims increasing the utilization of the channel with effective service differentiation mechanisms while providing fair and fast delivery of the data. A real-life scenario framed for performance evaluation of Diff-MAC and results obtained through extensive simulations show significant improvements on the performance of the network compared to existing protocols.