Power-source-aware adaptive routing in wireless sensor networks
Kablosuz algılayıcı ağlar için güç kaynağı bilinçli devingen yol atama
- Tez No: 335586
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM KÖRPEOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Kablosuz algılayıcı ağlar, belli bir amacı gerçekleştirmek için ilgilenilen bölgeye dağıtılmış algılayıcı düğümlerden oluşur. Bu düğümler çevresel ve fiziki şartları izleyerek toplanan veriyi belli bir merkezi düğüme gönderir. Kablosuz algılayıcı ağlar ile ilgili çoğu çalışmada algılayıcı düğümlerin gücünün ağ yaşam süresini sınırlayan değiştirilemez piller ile sağlandığı varsayılmaktadır. Diğer taraftan, algılayıcı düğümlerin en az bir kısmına güç sağlayabilecek ve böylece ağ yaşam süresini uzatabilecek şebeke elektriği, enerji hasadı mekanizmaları gibi daimi güç kaynakları da bulunmaktadır. Burada amacımız pil ve şebeke elektriği ile beslenen farklı tipteki algılayıcı düğümlere sahip bu tarz heterojen kablosuz algılayıcı ağların yaşam süresini merkezi ve dağıtık yol atama algoritmaları kullanarak ve bu esnada fazla enerji gerektiren işleri şebeke elektriği ile beslenen düğümlere atayarak uzatmaktır. İlk olarak bir sınıf yol atama algoritması üretiminde kullanılabilecek bir çerçeve öneriyoruz. Üretilen algoritmaların ortak özelliği şebeke elektriği ile beslenen düğümleri, hedef düğümü ve gerekiyorsa pil ile beslenen bazı düğümleri içeren bir omurga oluşturarak veriyi aktarmak için bu omurgayı kullanmalarıdır. Simülasyon sonuçlarımız bu çerçeveyi kullanarak ürettiğimiz merkezi algoritmaların ağ yaşam süresinde iki kata kadar artış sağladığını göstermiştir. Ayrıca bu çalışmada veri iletimi için şebeke elektriği ile beslenen düğümlere öncelik veren güç kaynağı bilinçli, omurga temelli ve tam dağıtık bir yol atama algoritması da öneriyoruz. Önerdiğimiz bu algoritmayı geçerlemek ve değerlendirmek amacıyla ns-2 ortamını kullanarak elde ettiğimiz simülasyon sonuçları göstermektedir ki, algoritmamız düşük bir ek haberleşme yükü ile ağ yaşam süresini belirgin şekilde arttırmaktadır. Bu çalışmada, bahsi geçen teknoloji bağımsız yol atama çözümlerimizin yanısıra, 802.15.4/ZigBee kablosuz ağ teknolojisine özel, güç kaynağı bilinçli, tam dağıtık, ağaç tabanlı ve trafiğe uyumlanabilen bir yol atama çözümü de önermekteyiz. Önerdiğimiz yol atama çözümü pil ile beslenen düğümlerin haberleşme yolları üzerinde yer almasını mümkün olduğunca önlemek amacıyla, dağıtık ve hiyerarşik ağ adresi atama mekanizması gibi ZigBee protokolüne özel yetenekleri kullanmaktadır. ZigBee teknolojisine özel algoritmamızı geçerlemek ve değerlendirmek amacıyla ilk olarak ZigBee protokolünün ihtiyaç duyduğumuz kısımlarını, daha sonra da önerdiğimiz algoritmayı ns-2 simülasyon ortamında gerçekledik. Hazırladığımız ns-2 simülasyon ortamını kullanarak elde ettiğimiz sonuçlar, ZigBee tanımında yer alan yol atama yöntemi ile karşılaştırıldığında, önerdiğimiz algoritmanın yol uzunluklarını arttırmadan ağ yaşam süresini arttırabildiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
A wireless sensor network (WSN) is a collection of sensor nodes distributed over an area of interest to accomplish a certain task by monitoring environmental and physical conditions and sending the collected data to a special node called sink. Most studies on WSNs consider nodes to be powered with irreplaceable batteries, which limits network lifetime. There are, however, perpetual power source alternatives as well, including mains electricity and energy harvesting mechanisms, which can be utilized by at least some portion of the sensor nodes to further prolong the network lifetime. Our aim here is to increase the lifetime of such WSNs with heterogeneous power sources by centralized or distributed routing algorithms that distinguish battery- and mains-powered nodes in routing, so that energy consuming tasks are carried out mostly by mains-powered nodes. We first propose a framework for a class of routing algorithms, which forms and uses a backbone topology consisting of all mains-powered nodes, including the sinks, and possibly some battery-powered nodes, to route data packets. We propose and evaluate a set of centralized algorithms based on this framework, and our simulation results show that our algorithms can increase network lifetime by up to more than a factor of two. We also propose a fully distributed power-source-aware backbone-based routing algorithm (PSABR) that favors mains-powered nodes as relay nodes. We validate and evaluate our distributed algorithm with extensive ns-2 simulations and our results show that the proposed distributed algorithm can enhance network lifetime significantly with a low control messaging overhead. Besides wireless technology independent routing solutions, we also propose a technology specific power-source-aware routing solution (PSAR) for sensor and ad hoc networks which use 802.15.4/ZigBee as the wireless technology. Our solution is fully distributed, tree-based, and traffic-adaptive. It utilizes some protocol specific properties of ZigBee, such as distributed and hierarchical address assignment, to eliminate battery-powered nodes on the routing paths as much as possible. To validate and evaluate our ZigBee-specific algorithm, we first implemented ZigBee extensions to ns-2 simulator and then implemented and simulated our protocol in this extended ns-2 environment. Our results show that the proposed algorithm operates efficiently and can increase network lifetime without increasing the path lengths significantly, compared to the default ZigBee routing algorithm.
Benzer Tezler
- Yeniden işlevlendirmede içmimarlık yaklaşımları; mekan algısında hafıza etkisi
Interior architecture approaches in adaptive reuse; memory effect on space perception
FULYA NİLGÜN BALLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Güzel SanatlarHacettepe Üniversitesiİç Mimarlık ve Çevre Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HAKAN ERTEK
- Performans yönetimi için dinamik bir stratejik kontrol modeli
A Dynamic strategic control model for performance management
SEÇKİN POLAT
Doktora
Türkçe
1992
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. MEHMET HALUK ERKUT
- Okul yöneticilerinin kullandıkları güç kaynakları ve örgütsel muhalefet arasındaki ilişkide güç mesafesinin aracılık rolü
The mediating role of power distance in the relationship between the power sources used by school administrators and organizational dissent
UĞUR YÜREK
Doktora
Türkçe
2024
Eğitim ve Öğretimİnönü ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİKE CÖMERT
- Hazarlarda devlet yönetimi
State management in Khazars
HASAN KOCARIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
TarihKilis 7 Aralık ÜniversitesiTarih Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAMZA ALTIN
- Sosyal bilgiler öğretmenlerinin ailedeki sosyal rollerin zaman içerisindeki değişimine ilişkin görüşlerinin incelenmesi
Evaluation of views related to changing social roles of social studies teachers in family in the course of time
FERHAN GAZİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Eğitim ve ÖğretimAkdeniz Üniversitesiİlköğretim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ DEMİRKAYA